Forskning sætter fokus på tidlige tegn på sygdom ved hjælp af infrarødt lys

University of Sydney forskere har brugt infrarød spektroskopi til at sætte fokus på ændringer i små cellefragmenter kaldet mikrovesikler for at undersøge deres rolle i en model af kroppens immunologiske respons på bakteriel infektion.

Mens mere forskning er nødvendig for at bekræfte resultaterne offentliggjort i dag i FASEB Journal , brugen af ​​FTIR-spektroskopi kunne varsle en hurtig og nem måde at opdage tidlige tegn på infektion, Kræft, og vanskelige at diagnosticere neurologiske tilstande.

Forskningen ledet af professorerne Peter Lay og Georges Grau brugte Fourier transform infrarød (FTIR) spektroskopi til at detektere og karakterisere frigivelsen af ​​mikrovesikler i sub-mikron størrelse.

Fremstillet af cellemembraner hos pattedyr, mikrovesikler spiller en rolle i cellekommunikation og bærer en "last" af RNA, DNA, proteiner, lipider og andre biomolekyler, som de bruger til dramatisk at ændre andre cellers biokemi.

Mikrovesikler er involveret i normal fysiologi, men frigives til blodbanen i højere niveauer under den akutte og tidlige udviklingsfase af mange sygdomme. De er også potente vektorer og mediatorer af sygdom, så påvisning af ændringer i deres antal og biokemi kunne være nyttigt til at spotte mekanismer for tidlig sygdomsudvikling.

Forskerne brugte FTIR-spektroskopi til at overvåge mikrovesikel-biomolekylære ændringer i hvide blodlegemer, kendt som monocytter, de stimuleres med en komponent af dødelige bakterier kaldet lipopolysaccharid, sammenligner ændringerne med dem i raske, uinficerede hvide blodlegemer.

Lipopolysakkahrid fra forskellige bakterier kan nå blodet og forårsage septisk shock, en livstruende komplikation af sepsis, hvor kroppens infektionsreaktion kan skade væv og organer.

"Vi fandt en tredobling i antallet af mikrovesikler fra hvide blodlegemer stimuleret med lipopolysaccharid, hvilket peger på en patofysiologisk rolle for disse mikrovesikler i bakteriel infektion og dens efterfølgende immunrespons, " sagde undersøgelsens medforfatter Georges Grau ved University of Sydneys Vascular Immunology Unit og Marie Bashir Institute for Infectious Diseases.

"Vi så også tydelige biomolekylære ændringer - flere lipider og proteiner - i mikrovesikler produceret af hvide blodlegemer stimuleret af lipopolysaccharider, sammenlignet med dem, der produceres af hvide blodlegemer i hvile."

Forskerne opdagede også, at det meste af "lasten" af RNA, DNA, lipider og proteiner frigivet af de hvide blodlegemer var indeholdt i disse mikrovesikler.

"Dette er meget vigtigt, da der er en enorm forskningsindsats, der ser på cirkulerende RNA, DNA og proteiner i blodet som diagnostik af sygdomme, og vores resultater indikerer, at de for det meste bæres i disse mikrovesikler, " sagde senior forfatter, Professor Peter Lay ved universitetets School of Chemistry and Vibrational Spectroscopy Core Facility.

"I mange henseender, de mikrovesikler, der frigives under bakteriel stimulation under en infektiøs episode, er som vira, hvorved det ændrede lipidindhold og stigninger, og proteiner ser ud til at være designet til at invadere og ændre biokemien i målceller ved at frigive deres DNA og RNA.

"Denne brug af FTIR-spektroskopi til at analysere mikrovesikler giver en ny måde at karakterisere de biomolekylære forskelle i denne model af septisk shock-induceret hvide blodlegemer-mikrovesikel og kan nemt anvendes til andre modeller af mikrovesikelfrigivelse, især i en række inflammatoriske sygdomme."