Эффективное медикаментозное лечение полагается на балансирование эффективности и токсичности препарата, который лежит в основе персонализированной медицины. Но поскольку каждый пациент отличается от другого, это требует постоянного контроля, чтобы лучше всего настроить дозировку препарата и предотвратить побочные эффекты или даже отравление.
Текущие контролирующие препарат методы полагаются на методы, которые требуют специализированного персонала и дорогих устройств, и должны быть выполнены в диагностических лабораториях далеко от пункта ухода пациента. Развитие быстрых, недорогих методов могло улучшить медикаментозное лечение в месте у кровати пациента или домой, особенно в областях с бедной медицинской инфраструктурой.
Новая молекула для контроля концентрации препаратаКоманда Кая Джонссона в EPFL развивала новую молекулу биодатчика, которая может быстро и точно измерить концентрацию препарата в системе пациента, не требуя ничего более сложного, чем обычный цифровой фотоаппарат. Молекула – результат инновационной разработки белка и органической химии, и, как показывали, работала над диапазоном общих лекарств от рака, эпилепсии и иммунодепрессии.Молекула датчика работает, связывая препарат, циркулирующий в кровотоке пациента и изменяющий цвет соответственно.
Сама молекула составлена из четырех компонентов. Один компонент – белок рецептора, который может связать молекулы целевого препарата. Второй компонент – маленькая молекула, подобная целевому препарату, который может связать рецептор препарата. Третий компонент – производящий свет фермент, названный люциферазой, и четвертой является fluorophore молекула, которая может изменить цвет света люциферазы, когда это близко подходит к нему.
Когда нет никакого препарата вокруг, рецептор и подобная препарату молекула связывают. Это приносит fluorophore близко к ферменту люциферазы, и система производит красный свет. Но в присутствии препарата, например, в крови пациента, молекулы препарата связывают рецептор более эффективно и поэтому «выдвигают» подобную препарату молекулу от него. Целая система молекулы датчика открывается, устраняя fluorophore из люциферазы.
В результате излучаемый свет постепенно поворачивается от красного до синего в пропорции к концентрации препарата.Доктор или пациент могут сделать запись сигнала очень легко, поместив снижение образца, например, кровь, на листок бумаги, поместив его в темную коробку и фотографируя его обычной камерой.
Фотография может тогда быть проанализирована измеряющим цвет программным обеспечением, чтобы произвести среднее измерение. Сравнивая это измерение со стандартной кривой концентрации препарата, легко вычислить концентрацию препарата в образце или кровотоке пациента. Молекула датчика может использоваться с фактически любым видом препарата, поскольку это просто требует изменения белка рецептора на одном конце и подобной препарату молекулы на другом.
Успешно проверенный против противораковых и других наркотиковУченые EPFL назвали свой новый класс биодатчиков «Основанными на люциферазе Индикаторами Наркотиков» или LUCIDs. Чтобы проверить их многосторонность, они развивали LUCIDs против шести коммерчески доступных наркотиков, включая три иммунодепрессанта, одного антиэпилептика, один антиаритмический, и одно лекарство от рака.
Наркотики были успешно проверены в пробирке, и противораковый был также проверен против фактических человеческих образцов плазмы крови. Сигнал от всех шести LUCIDs, как показывали, был точен и очень стабилен, длящийся больше 10 минут.«Эта система – дешевое, эффективное решение для настройки дозировки препарата в пациентах через целое множество болезней», говорят Рудольф Грисс, один из авторов.
Успешный успех поощрил его и соавтора Альберто Шену развивать компанию по запуску, чтобы оптимизировать и коммерциализировать инновации. «Мы предполагаем простой, переносной датчик, где пациент может взять булавочный укол крови и может иметь непосредственное чтение бесплатной концентрации препарата в их системе – во многом как диабетики, делают теперь для глюкозы крови».