Als medizinische Wissenschaft ist gekommen, um zu verstehen, dass der menschliche Körper gesteuert wird, die auf molekularer Ebene von verschiedenen Proteinen, Hormonen, Medikamenten und anderen Substanzen, die die Technologien entwickelt haben, zu erkennen, die Konzentrationen dieser Moleküle, um zu überwachen, Gesundheit und diagnostizieren von Krankheiten. Allerdings sind viele dieser Moleküle sind so klein, dass Sie nicht erkannt werden können, indem die am weitesten verbreitete Analyse-Techniken, verlassen Fragen über entscheidende Substanzen wie Aminosäuren, Zucker und Lipide weitgehend unbeantwortet.
Nun, Wissenschaftler am Wyss Institut für Biologisch Inspirierte Engineering an der Harvard University und dem Brigham and Women ‚ s Hospital (das BWH) haben einen neuen immuno-assay, ist in der Lage, kleine Moleküle mit 50-Fach höhere Sensibilität als herkömmliche Nachweismethoden und kann problemlos in bestehende diagnostische Plattformen. Die Forschung ist beschrieben in der Zeitschrift der American Chemical Society.
„Die verbesserte analytische Sensitivität unserer assay ermöglicht die Messung von kleinen Molekülen bei extrem niedrigen Konzentrationen, und öffnet ein Fenster in die biologischen Phänomene, die zuvor nicht erreichbar“, sagte senior Autor David Walt, Ph. D., ein Kern-Mitglied der Fakultät an der Wyss Institut, der auch die Hansjörg Wyss, Professor für Biologisch Inspirierte Engineering an der Harvard Medical School (HMS) und Professor der Pathologie an das BWH, sowie ein HHMI-Professor.
Der neue Ansatz basiert auf einer Art der Analyse bezeichnet einen kompetitiven immunoassay, in dem eine bekannte Menge einer markierten Molekül von Interesse und eine Probe mit einer unbekannten Menge des Moleküls sind beide Hinzugefügt, um ein array von Antikörpern, an die Sie binden. Die beschrifteten und unbeschrifteten Moleküle dann „antreten“ für die gleichen Antikörper-Bindungsstellen. Durch die Analyse der Menge der markierten Moleküls von Interesse gebunden ist, um die Antikörper im Vergleich zu der Gesamtzahl der zur Verfügung stehenden Antikörper-sites, ist es möglich, zu dem Schluss, dass die verbleibenden Standorte gebunden sind, durch die unbeschrifteten Molekül aus der Probe, so dass die Konzentration des Moleküls bestimmt werden.
Schufen die Forscher zwei Arten von kompetitiven immunoassays, verwendet etwas andere Methoden zum erfassen von kleinen Molekülen von Interesse, basierend auf der Simoa-system von Quanterix™. Die erste Methode nutzt magnetische Mikrokügelchen, beschichtet mit dem target-Molekül als die Konkurrenten, während die zweite Methode misst die target-Molekül an das Enzym beta-galaktosidase, die dann bindet an die magnetischen Kügelchen zu bilden, die Mitbewerber Komplex. Nach der Perle/Antikörper-Mischungen sind erlaubt zu mischen mit einer Probe mit einer unbekannten Menge des target-Moleküls, die Perlen gespült, um entfernen Sie alle ungebundenen Moleküle und dann Hinzugefügt, um eine Simoa disc mit tausenden von Vertiefungen, die Platz für eine Perle gebunden auf ein Ziel-Molekül. Eine Reaktion, die dann erfolgt, macht wohl jeder mit einer Perle mit der markierten target-Molekül fluoresziert. Je geringer die Anzahl der fluoreszierenden wells, die weniger labeled target-Moleküle gebunden sind, um die Perlen, und damit desto größer ist die Konzentration der unbeschrifteten Ziel-Molekül in der Probe.
Zwei kleine Moleküle, die wichtig sind für den normalen menschlichen Körper-Funktion analysiert wurden: cortisol und PGE2. Cortisol wird Häufig für die Bewertung der Funktion der Nebennieren, Hypophyse und hypothalamus Drüsen, während PGE2 eine hormonähnliche prostaglandin-Molekül, das beeinflusst Entzündungen, Fruchtbarkeit und das Immunsystem. Die neue, wettbewerbsfähige Methoden waren in der Lage zu erkennen, Ihre Ziele mit bis zu 50-mal höheren Empfindlichkeit als bei einem herkömmlichen ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay), innerhalb von etwa einer Stunde.
„Unser plan ist die Verwendung dieser Methode in der Diagnostik für eine verbesserte Erkennung von Hormonen im Blut der Proben,“ sagte ersten Autor Xu Wang, Ph. D., Postdoctoral Research Fellow an das BWH und die Wyss-Institut. „Wir arbeiten, um zu versuchen, um die Vermarktung dieser Technologie für die schnelle Detektion von kleinen Molekülen, die für eine Vielzahl von klinischen und Umwelt-Anwendungen.“
„Die Walt-team weiter schieben Sie den Umschlag in den Bereich der Diagnose mit dieser Voraus. Durch die sensing-Moleküle, die zuvor nicht nachweisbar innerhalb einer Stunde, Sie öffnen sich ganz neue Ansätze für die Diagnostik und die klinische überwachung sollte wesentlich zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit. Es ist genau die Art von translational innovation wir hoffen, zu aktivieren und zu befähigen, an der Wyss Institut,“ sagte der Wyss Institut Gründungsdirektor Donald Ingber, M. D., Ph. D., der auch der Judah Folkman Professor für Vaskuläre Biologie an der HMS und der Vaskulären Biologie-Programm an der Boston Kinderkrankenhaus, sowie Professor für Bioengineering an der Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS).
Weitere Autoren des Papiers gehören Limor Cohen, ein Doktorand am Wyss-Institut und das BWH und Jun Wang, Ph. D., ein professor an der Nanjing Tech University, China.
Diese Forschung wurde unterstützt durch die Wyss-Institut für Biologisch Inspirierte Engineering an der Harvard University.