Antistofbiosensor tilbyder ubegrænset lægemiddelovervågning på stedet

At kunne overvåge lægemiddelkoncentrationen i en patients blod er et vigtigt aspekt af enhver farmaceutisk behandling. Imidlertid, dette kræver udstyr og faciliteter, som ofte mangler i feltsundhedsplejen i udviklingslande, men hæmmer også livskvaliteten for patienter andre steder. EPFL-forskere, arbejder gennem deres startup LUCENTIX, har nu udviklet en antistof-forbundet biosensor, der kan spore lægemiddelkoncentrationen i blodet ved at ændre dens farve. Biosensoren er indbygget i et komplet system, der kan bruges i marken eller af patienter derhjemme. Videnskaben bag det er udgivet i Angewandte Chemie .

Kai Johnssons laboratorium ved EPFL er kendt for at udvikle biosensorer, og forskningen fødte opstarten LUCENTIX, som har udviklet en biosensor, der gør det muligt for patienter nemt at måle lægemiddelkoncentrationer i deres system uden behov for komplekse laboratoriesystemer.

Biosensoren er et molekyle, der består af tre komponenter:For det første, et protein, der kan binde det lægemiddel, der skal overvåges. Sekund, det lysproducerende enzym luciferase. Og for det tredje, et "tagging" molekyle kaldet SNAP-tag, som bærer en fluorescerende ligand, som proteinet (den første komponent) genkender og binder, når der ikke er noget lægemiddel til stede. Dette forårsager en reaktion mellem luciferasen og det fluorescerende molekyle kaldet "bioluminescerende resonansenergioverførsel" (BRET), som giver rødt lys.

Den seneste innovation, udført af postdoc Lin Xue, involverer udskiftning af biosensorens bindingsprotein med en del af et antistof, der er udviklet mod mållægemidlet. Når biosensoren registrerer og binder lægemidlet i patientens blod eller spyt, antistoffet "foretrækker" at binde dette frem for SNAP-mærkets fluorescerende ligand. Når liganden fortrænges, BRET-reaktionen afbrydes gradvist, og udsender nu et blåt lys.

Antistoffer er naturligt i stand til at identificere og binde fremmede molekyler, at vende vores immunsystem mod potentielle infektioner. Ud over, at generere antistoffer, der specifikt kan identificere små molekyler som lægemidler, er en rutineprocedure. Det betyder, at overvågningssystemet kan tilpasses stort set et ubegrænset antal molekyler, mens patienterne selv kan udføre overvågningen derhjemme og modtage kvalitetsinformation på laboratorieniveau. Nuværende laboratoriemetoder til at gøre dette er komplekse og dyre, og reducere livskvaliteten for patienter, der ofte skal være indespærret på eller tæt på hospitaler.

Udskiftning af bindingsproteinet med et antistof etablerer en generel pipeline til dannelse af biosensorer, der kan identificere et syntetisk lægemiddel i en patients blodprøve. Som princip-bevis, EPFL-forskerne testede med succes de nye biosensorer mod tre lægemidler - methotrexat, theophyllin, og kinin - i laboratoriet. Det næste trin vil være at optimere biosensorens følsomhed, så den nøjagtigt kan detektere de nanomolære eller endda lavere koncentrationer af lægemidler/biomolekyler i kliniske prøver.