Forskere udvikler sonder til at opdage akut nyresvigt tidligt

Forskere fra Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) har udviklet en type billeddannende sonde, der muliggør tidligere påvisning af akut nyresvigt, en hurtigt udviklende tilstand, der kan være dødelig.

De nye nyresonder, som er blevet testet i mus, sprøjtes ind i blodbanen. De "lyser op", når de opdager molekylære ændringer forårsaget af begyndelsen af ​​akut nyresvigt.

Udviklet af lektor Pu Kanyi og hans team fra NTU Singapore, disse prober kan potentielt bruges i teststrimler til urinprøver, gør det til en ikke-invasiv metode til at opdage akut nyresvigt.

Akut nyresvigt opstår normalt i løbet af få timer eller få dage, og er mest almindelig blandt patienter, der er kritisk syge og har behov for intensiv pleje. Nuværende diagnostiske platforme er ikke i stand til at opdage tidlige stadier, præmorbide forandringer, der ligger til grund for akut nyresvigt.

Den molekylære billeddannende sonde udviklet af NTU-holdet, i modsætning, er følsom nok til at spore ændringer i de biologiske processer, der udløses af tilstandens begyndelse.

Når de blev testet på musemodeller med lægemiddelinduceret akut nyresvigt, de NTU-udviklede molekylære nyreprober detekterede begyndelsen af ​​tilstanden 1,5 dage tidligere end de nuværende molekylære billeddannelsesprocedurer. Resultaterne blev offentliggjort i Naturmaterialer i maj.

Lektor Pu Kanyi, som er fra NTU School of Chemical and Biomedical Engineering, sagde, "For patienter, der er kritisk syge, som dem på intensivafdelingen, hvert minut er værdifuldt til at vende en tilstand som akut nyresvigt, hvilket kan få en patients helbred til at forværres hurtigt. Vores molekylære nyreprober er nyttige, fordi de følger kroppens subtile ændringer på molekylært niveau og kan hjælpe med at standse udviklingen af ​​sygdommen, før det er for sent - noget, som nuværende diagnostiske metoder ikke er i stand til at gøre."

Assoc Prof Pu forestiller sig brugen af ​​disse prober i en intensivafdeling, hvor tidlig opdagelse af akut nyresvigt er altafgørende for en patients overlevelse.

Han sagde, "I vores næste fase af forskning, vi skal fokusere på yderligere at forfine proberne med urinprøver fra kritisk syge patienter. Vi planlægger at gøre dette ved at samarbejde med medicinske institutioner både i Singapore og i udlandet."

Holdet har indgivet et Singapore-patent på denne teknologi.

Hvordan det virker

For at sikre, at de molekylære nyreprober sporer de rigtige signaler og biologiske processer, Assoc Prof Pu og hans team identificerede først de reaktive oxygenarter (ROS), som er kemisk ustabile molekyler, der fungerer som tidlige biomarkører for nyreskade. En ubalance i ROS i kroppen fører til skader i kroppens fedtvæv, DNA, og proteiner, som læger ved kan udløse veje til celledød i et organ og nyrefibrose, hvor en skadet nyre ikke længere er i stand til at hele.

Assoc Prof Pu sagde, "Mange rapporter har vist, at ROS-inducerede biprodukter er dysregulerede i plasma eller urin før akut nyreskade opstår. Dette indebærer, at direkte ROS-detektion kunne identificere akut nyresvigt tidligere."

Holdet skabte derefter prober bestående af tre komponenter:en del, der reagerer med den identificerede ROS; en luminescenssignalerende del, der sikrer, at sonden lyser op ved denne reaktion; og en del, der sikrer, at sonden passerer gennem nyrerne i stedet for at samle sig i leveren (se grafik nedenfor). Disse prober er følsomme nok til at detektere subtile ændringer i biomarkørkoncentrationer, giver mulighed for tidlig opdagelse af sygdommen.

Proberne blev injiceret i mus, efter at de fik cisplatin, et kræftmiddel, på et niveau, der er ødelæggende for nyrerne. Tolv timer efter cisplatin blev injiceret, sonden lyser op, signalering af påvisning af en ændring i biomarkørerne forbundet med akut nyreskade. Dette er i overensstemmelse med den renale tubulære skade, der blev målt i musene tre dage efter cisplatin blev administreret.

Bortset fra at teste sondens evne til at opdage tegn på akut nyresvigt, NTU-holdet fandt også, at sonden har høj renal clearance - mere end 97 procent af proberne, der blev injiceret i mus, strømmede gennem nyrerne, og blev udskilt som en del af urinen.

Sondens høje renale clearance-effektivitet betyder, at disse prober kan bruges direkte på urinprøver, sagde Assoc Prof Pu. Når det tilsættes til urinprøven og inkuberes i et par timer, proberne lyser, når de udsættes for UV-lys i nærvær af biomarkører. Dette åbner op for muligheder for at udvikle disse prober som teststrimler til urinprøver, gør det til en potentiel ikke-invasiv måde at kontrollere for akut nyresvigt i fremtiden, han sagde.