Пожалуйста, не могли бы вы представиться и рассказать нам, что вдохновило вас на ваше последнее исследование?
Доктор Фей Лю — профессор биомедицинской инженерии в Медицинском университете Вэньчжоу в Китае.
Доктор Люк П. Ли — профессор медицины Гарвардской медицинской школы Гарвардского университета.
Глаза отражают состояние здоровья и эмоции человеческого тела. Слезные внеклеточные везикулы (ВВ), несущие белки, РНК, ДНК и т. д., секретируются из разных клеток в слезы. Мы надеемся раскрыть тайну болезней и эмоций, изолируя, очищая и исследуя эти наноразмерные биологические частицы с помощью платформы iTEARS и объединяя это с технологиями протеомики и секвенирования.
В настоящее время диагностика заболеваний основывается на оценке симптомов пациента, которые не всегда могут быть точными на ранних стадиях и часто могут быть занижены. Какие проблемы это создает и как ваша новая платформа iTEARS помогает преодолеть эти проблемы?
Клинические симптомы обычно помогают диагностировать заболевание на более поздних стадиях; однако необходимо дополнительно изучить лежащие в основе молекулярные механизмы для выявления на ранней стадии и классификации подтипов.
Слезы являются относительно чистыми образцами с низким потенциалом воздействия загрязняющих веществ, напрямую коррелирующим с циркулирующими жидкостями, такими как кровь. Сбор образцов слезы является быстрым и неинвазивным, что привлекает большое внимание в исследованиях по месту оказания медицинской помощи. Однако исследования, основанные на образцах слезы, ограничены по сравнению с другими жидкостями организма (например, мочой и кровью) из-за практических ограничений в работе с образцами и аналитических характеристиках экзосом слезы.
Таким образом, мы используем платформу iTEARS для раскрытия секретов глазных заболеваний и системных заболеваний. Мы быстро выделили экзосомы с высоким выходом и чистотой из нескольких слезных капель (~ 10 мкл) в течение 5 минут для количественного обнаружения и обнаружения биомаркеров с помощью протеомного и транскриптомного анализа.
Изображение предоставлено: T.Photo/Shutterstock.com
Анализ экзосом помогает повысить точность определения заболевания, но современные методы, используемые для их выделения из таких образцов, как моча, сложны. Почему это?
Экзосомы (небольшие внеклеточные везикулы) широко обнаруживаются в жидкостях организма, включая кровь, мочу, слезы, слюну и спинномозговую жидкость. Несмотря на разные объемы образцов и биологические составы различных жидкостей организма, iTEARS может помочь получить более чистые экзосомы из клинических образцов, что следует всячески поощрять. Как мы показали в нашем исследовании, мы получили больше наночастиц, чем в методах UC или SEC, которые являются наиболее часто используемыми стратегиями в исследованиях EV.
Ваша платформа iTEARS может использовать слезы, анализируя их на наличие биомаркеров заболеваний. Пожалуйста, не могли бы вы рассказать нам больше о том, как эта платформа была разработана и работает?
iTEARS основан на нашем устройстве EXODUS, которое состоит из резервуара для образцов, соединенного с двойной нанопористой мембраной, и двух выходных отверстий, соединенных с системой колебаний отрицательного давления.
Для достижения быстрой изоляции экзосом с двух сторон устройства применяется периодическое переключение отрицательного давления, которое может перемещать образец, захватывать экзосомы большего размера, высвобождать мелкие фрагменты (например, белки, нуклеиновые кислоты) и снижать биохимический эффект. агрегаты на мембранах, что ускоряет время обработки и расширяет диапазон объема обработки. Затем очищенные экзосомы могут быть извлечены для последующего анализа, включая протеомику, секвенирование, ПЦР или ИФА.
Изображение предоставлено: ACS Nano 2022
Ваша платформа опирается на слезы в качестве образца. Что делает слезы хорошим вариантом для этого анализа, несмотря на их часто низкий объем?
Как один из важнейших ресурсов жидкости экзосом, слезы необходимы для поддержания нормальной физиологической активности глаз и обмена частями компонентов крови посредством проникновения в сосуды, что указывает на важную роль в понимании глазных расстройств и системных заболеваний.
В отличие от других глазных жидкостей, слезы легко доступны для анализа биомаркеров с помощью тест-полоски Ширмера, что позволяет нам обнаруживать молекулярные признаки заболевания и устанавливать неинвазивный метод диагностики. Исследования слезы не являются «горячей темой» по сравнению с другими жидкостями организма (например, мочой и кровью), но пришло время признать важность молекулярной диагностики.
Насколько точен iTEARS при диагностике заболеваний?
В этой работе мы стремились создать новую платформу, которая может облегчить исследования на основе слезных экзосом как в диагностике заболеваний, так и в патогенезе. Мы показали диагностический потенциал экзосомальных уровней и их грузов при заболеваниях глаз, и мы надеемся показать более подробные приложения с крупномасштабными когортами в будущей работе.
Ваша платформа сочетает в себе биологию и нанотехнологии. Насколько важен мультидисциплинарный исследовательский подход при совершении открытий? Какие преимущества это имеет?
Интегрированная платформа позволяет нам упростить экспериментальные процессы, сократить затрачиваемое время и извлекать больше экзосом с относительно высокой чистотой. С помощью iTEARS мы показали составы белков и миРНК в слезных экзосомах и их динамику в классификации заболеваний или во время развития заболеваний. Помимо медицинских исследований, применение междисциплинарного исследовательского подхода может также быть распространено на обширную область естественных наук.
Какие преимущества даст использование этой платформы iTEARS не только для клинических условий, но и для ухода за пациентами?
Мы идентифицировали белковые биомаркеры внеклеточных везикул для классификации различных типов заболеваний сухого глаза и биомаркеры микроРНК для мониторинга развития диабетической ретинопатии. Мы надеемся на дальнейшее развитие технологий для оказания медицинской помощи пациентам.
Изображение предоставлено: sruilk/Shutterstock.com
В настоящее время iTEARS используется только для диагностики глазных заболеваний, таких как синдром сухого глаза и диабетическая ретинопатия. Вы надеетесь, что при продолжении исследований его можно будет использовать и для диагностики болезней других частей тела?
Компоненты слезы были продемонстрированы во взаимосвязи с органами тела, такими как мозг и грудь. Мы надеемся провести больше исследований не только глазных заболеваний, но и рака, неврологических и психотических расстройств и т. д.
Что дальше для вас и ваших исследований?
Мы планируем исследовать больше биологических связей в развитии или патогенезе и точной молекулярной диагностике различных заболеваний, а также молекулярную количественную оценку эмоциональных состояний или молекулярных последствий психологического стресса через человеческие слезы.
Мы надеемся предоставить метод клинического перевода для молекулярной диагностики и прогнозирования на основе слезы не только глазных заболеваний, но и рака, сахарного диабета, неврологических заболеваний и биологических функций эмоциональных слез.
Где читатели могут найти дополнительную информацию?
О докторе Фей Лю
Доктор Фей Лю — профессор биомедицинской инженерии Медицинского университета Вэньчжоу. Он получил докторскую степень. получил степень бакалавра химической и биомолекулярной инженерии Корейского передового института науки и технологий (2012 г.). Его текущие исследования сосредоточены на клинической диагностике и терапии на основе экзосом.
О докторе Люке П. Ли
Доктор Люк П. Ли — профессор медицины Гарвардской медицинской школы Гарвардского университета.
Его текущие исследования сосредоточены на экзосомике, биофизике экзосомных частиц, молекулярной диагностике, органоидах мозга на чипе и квантовом биологическом переносе электронов.
