Технологию, позволяющую примерно за 10 минут считывать молекулярные сигналы, связанные с сердечно‑сосудистыми заболеваниями, по одной капле плазмы, разработали исследователи в Южной Корее. Ранее для этого требовалось отдельно выделять микрочастицы из крови, а затем повторно извлекать из них генетический материал; новая методика заметно сокращает число этапов.
Совместная группа под руководством профессора Ли Чун Ёпа из офтальмологического отделения Сеульской больницы «Асан» и профессора Хон Сон Ги с кафедры химической физики Тэгу-Кёнбукского института науки и технологий (DGIST) 18-го числа сообщила о разработке диагностической платформы SAFE для быстрого анализа микроРНК (miRNA) в плазме.
Результаты опубликованы в международном научном журнале по нанонауке и биоматериалам 《Small》; работа также отобрана в качестве обложечной статьи.
Сигналы болезни скрыты в маленьких «мешочках» в крови
Клетки организма выделяют в кровь частицы, похожие на крошечные мешочки. Их называют «внеклеточными везикулами».
Внутри этих «мешочков» находятся белки, генетический материал и другие компоненты. При развитии заболевания состав содержимого может меняться, и анализ таких изменений помогает находить признаки, связанные с болезнью.
В центре внимания исследователей оказалась «микроРНК» внутри внеклеточных везикул. МикроРНК — это небольшой генетический материал, регулирующий различные функции клетки. В зависимости от заболевания её тип и количество могут различаться, поэтому микроРНК используют в исследованиях по поиску маркеров самых разных болезней.
Ранее, чтобы считывать такие молекулярные сигналы, нужно было сначала выделить внеклеточные везикулы из крови, а затем повторно извлечь из них РНК. Из‑за множества этапов процесс занимал много времени и требовал специализированного оборудования.
Разработанная группой платформа SAFE сокращает эти этапы. В основе — метод, при котором реагент вводят непосредственно внутрь внеклеточных везикул, и при встрече с целевой микроРНК он начинает светиться.
Если с помощью ультразвука объединить маленькие пузырьки с реагентом и внеклеточные везикулы, микроРНК внутри них можно выявлять без отдельного выделения везикул или извлечения РНК. Благодаря этому время анализа сократилось примерно до 10 минут.
Анализ 20 пациентов с сердечно‑сосудистыми заболеваниями… точность 91,4%
Эффективность SAFE проверили на плазме 35 человек: 20 пациентов с сердечно‑сосудистыми заболеваниями и 15 здоровых людей. Анализировали два типа микроРНК — «miR-133a» и «miR-208a». Оба вещества ранее изучались как связанные с повреждением сердечной мышцы.
По итогам тестирования SAFE на основе этих двух микроРНК различал пациентов с сердечно‑сосудистыми заболеваниями и здоровых людей с точностью 91,4%. При этом 10 минут — это не время, необходимое для подтверждения диагноза сердечно‑сосудистого заболевания, а время, затраченное на выявление и анализ конкретной микроРНК в плазме.
Нынешняя работа остаётся на этапе первичной проверки на 20 пациентах и 15 здоровых добровольцах. Для применения в реальной клинической практике эффективность предстоит подтвердить на большем числе пациентов. Кроме того, необходимо оценить, насколько и каким пациентам метод помогает по сравнению с существующими ЭКГ и анализами крови.
Сокращение сложного процесса анализа… потенциал применения в отделениях неотложной помощи
Ключевой результат работы — существенное упрощение ранее сложного процесса молекулярного анализа.
Сейчас при подозрении на инфаркт миокарда и другие состояния решение принимают комплексно — по симптомам, ЭКГ и, в частности, по анализу крови на тропонин, который подтверждает повреждение сердечной мышцы. SAFE после дополнительной валидации также может использоваться как инструмент, дополняющий существующие тесты, в ситуациях, где требуется быстрое решение, например в отделениях неотложной помощи.
Если изменить набор анализируемых микроРНК, платформу можно применять и в исследованиях других заболеваний. Исследовательская группа считает, что круг задач можно расширить на онкологические и нейродегенеративные заболевания, а также офтальмологические патологии.
Профессор Ли Чун Ёп заявил: «Мы разработали технологию, позволяющую выполнить сложный анализ внеклеточных везикул всего за 10 минут», — и добавил: «Ожидаем, что в дальнейшем она поможет в реальной клинической практике быстро и точно диагностировать заболевание пациента и принимать решения о лечении».
Профессор Хон Сон Ги отметил: «Преимущество SAFE в том, что микроРНК можно анализировать прямо в плазме без выделения внеклеточных везикул или извлечения РНК», — и подчеркнул: «Мы расширим валидацию на различные заболевания и группы пациентов и будем развивать технологию до уровня диагностического решения, пригодного для использования в реальной медицинской практике».
