Ny robotsensorteknologi kan diagnosticere reproduktive helbredsproblemer i realtid

Teknologien, udviklet af forskere ved Imperial College London og University of Hong Kong, kan bruges til at måle hormoner, der påvirker fertiliteten, seksuel udvikling og menstruation hurtigere og billigere end nuværende metoder.

Arbejdet, udgivet i Naturkommunikation , fandt sted i Kemiafdelingen ved Imperial College London og School of Biomedical Sciences ved University of Hong Kong. Det blev testet på patienter på Hammersmith Hospital, en del af Imperial College Healthcare NHS Trust.

En tredjedel af kvinderne i England lider af alvorlige reproduktive helbredsproblemer såsom infertilitet og tidlig overgangsalder. Læger diagnosticerer normalt disse tilstande ved at udføre en blodprøve for at måle mængden af ​​luteiniserende hormon (LH) i prøven. Nuværende blodprøver kan ikke nemt måle stigningen og faldet af LH-niveauer, som er afgørende for normal fertilitet - såkaldte LH-pulsmønstre, der er forbundet med reproduktionsforstyrrelser. Det er i øjeblikket ikke muligt at måle LH-pulsmønstre i kliniske omgivelser, da læger skal tage en blodprøve fra patienter hvert 10. minut i mindst otte timer. Ud over, analysen af ​​disse prøver er tidskrævende, da blodet skal sendes til et laboratorium, og testning er dyr.

Forskerne bag forsøget har brugt en ny biosensor knyttet til et robotsystem, som de kalder Robotic APTamer-enabled Electrochemical Reader (RAPTER). Det har potentialet til at transformere den kliniske pleje af patienter med reproduktionsforstyrrelser ved at overvåge patienternes hormonmønstre i realtid. I undersøgelsen, RAPTER-prototypen blev brugt til at måle LH i blodet på patienter, der blev taget hvert tiende minut for at give et øjeblikkeligt resultat.

Holdet mener, at det kan bane vejen for mere personlig medicin. De håber, at teknologien kan udvikles til at give klinikere et klarere billede af LH-pulsatilitet og foreslå mere effektive behandlinger baseret på den enkeltes behov.

Professor Waljit Dhillo, en af ​​hovedforfatterne og NIHR forskningsprofessor i endokrinologi og metabolisme ved Imperial College London, sagde:

"Reproduktive sundhedsproblemer er almindelige blandt kvinder i Storbritannien og rundt om i verden. Diagnosticering af nogle af disse tilstande kan være langvarig, hvilket resulterer i forsinkelser i behandlingen. Reproduktive helbredsproblemer kan også påvirke kvinders mentale og fysiske velvære. Der er et klart behov for nye og bedre måder at diagnosticere disse tilstande hurtigere på. Vores teknologi vil være i stand til at give klinikere en hurtigere og mere præcis diagnose af hormonpulsatilitet, der påvirker reproduktiv sundhed, som kunne føre til bedre og mere målrettede behandlinger for kvinder."

I undersøgelsen, som fandt sted mellem 2015 og 2019, forskere brugte RAPTER til at måle LH-pulsmønstre fra 441 blodprøver af kvinder, som enten havde normal reproduktiv funktion, var i overgangsalderen, eller havde hypothalamus amenoré, en tilstand, hvor en kvindes menstruation stopper. Den storstilede enhed gav derefter en øjeblikkelig aflæsning.

Arbejder med forskere fra universiteterne i Bristol og Exeter, holdet brugte derefter en matematisk metode kaldet Bayesian Spectrum Analysis (BSA) til at give en samlet score af LH-pulsniveauer. Resultaterne blev sammenlignet med nuværende tests for at måle LH-niveauer.

RAPTER-platformen var i stand til at detektere ændringer i LH-pulsmønstre hos patienter med reproduktionsforstyrrelser. Det var også i stand til at skelne mellem forskellige patientkohorter for første gang ved at bruge denne nye teknologi. For eksempel, kvinder i overgangsalderen har høje LH-niveauer sammenlignet med raske fertile kvinder med normale LH-niveauer, eller kvinder med hypothalamus amenoré, som har lave LH-niveauer. I modsætning til nuværende metoder, testen er billig og kan give resultater med det samme.

Holdet vil nu arbejde på at forfine teknologien for at skabe en mindre sensor, der ligner en glukosemonitoreringsenhed, der kan bruges til kontinuerligt at spore ændringer i LH-niveauer hos patienter i klinikken eller eksternt og kan være tilgængelig i de næste tre til fem år.

Professor Tony Cass, en seniorforfatter på undersøgelsen fra Kemiafdelingen ved Imperial College London, sagde:

"Vi har udviklet teknologi, der er i stand til at måle LH-pulsatilitet hos patienter hurtigere og billigere end de nuværende metoder. Vi vil nu arbejde hen imod at gøre teknologien mere tilgængelig for klinikken ved at reducere størrelsen af ​​enheden, som kunne revolutionere den kliniske behandling af patienter med reproduktive eller andre lidelser."

Dr. Julian Tanner, en seniorforfatter på undersøgelsen fra LKS Fakultet for Medicin ved University of Hong Kong, tilføjede, at teknologien også kunne udvikles til at overvåge andre hormoner såsom kortisol. Han tilføjede:"Detektionsmetoden, som vi har udviklet til LH-sensing, er bredt anvendelig til realtidsovervågning af alle slags biomolekyler, der relaterer til sundhed og velvære. Spændende, med yderligere forskning kunne denne teknologi tilpasses til implanterede sensorer, der kunne transformere helbredsovervågning i alle slags sammenhænge."