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I ricercatori mettono a punto il metodo novello per diagnosticare e riflettere i disordini autoimmuni

I ricercatori dall'istituto di fisica generale di Prokhorov dell'accademia delle scienze russa e dall'istituto di Mosca di fisica e della tecnologia hanno messo a punto un metodo novello per la diagnostica ed il video dei disordini autoimmuni. All'interno dell'meri 25 minuti, il loro nuovo biosensore non solo misura la concentrazione di autoanticorpo in siero di sangue umano con la sensibilità estremamente alta, ma anche -- per la prima volta -- quantifica la loro attività. La combinazione di questi parametri permette l'elaborazione di nuovi criteri diagnostici per le malattie autoimmuni come pure i nuovi approcci al loro trattamento. Il documento è stato pubblicato in biosensori e bioelettronica, il giornale scientifico più alto nel campo della tecnologia biosensing e chimica analitica.

Gli autoanticorpo prodotti dal sistema immunitario interpretano erroneamente le celle e gli organi dell'organismo come obiettivi, causanti i disordini autoimmuni. Gli autoanticorpo sono associati con più di 80 malattie autoimmuni serie che variano dall'artrite reumatoide, dalla psoriasi e dal lupus alla sclerosi a placche ed al diabete di tipo 1. Molti di loro richiedono la cura ed il trattamento per tutta la vita di alleviare la sofferenza. Gli autoanticorpo sono presenti nel sangue di circa 10% della popolazione. dovuto un'alta prevalenza dei disordini autoimmuni, l'impatto economico è enorme ed è stimato per alcuni paesi come due volte quello di cancro. Gli autoanticorpo compaiono nel sangue molto prima dell'inizio clinico e le loro caratteristiche possono essere usate per prevedere l'attività e la severità di malattia.

Corrente, il trattamento delle malattie autoimmuni è sostanzialmente complicato dovuto le variazioni drammatiche nei risultati delle prove commerciali dai produttori differenti.

“Secondo il laboratorio che eseguono la prova ed il metodo impiegato, la concentrazione degli autoanticorpo misurata nello stesso campione allo stesso tempo può variare da un fattore di 10,„ dice uno del Alexey Orlov, uno scienziato senior del documento gli autori del laboratorio di biofotonica a GPI RAS e del laboratorio a MIPT, di nanobiotecnologia un laureato 2010 di MIPT. “Infatti, nessuno ha potuto contare su concentrazione degli autoanticorpo come parametro quantitativo per valutare il risparmio di temi di terapia.„

Tali contraddizioni nei risultati dei test provengono dalla natura complessa degli autoanticorpo. Gli autoanticorpo comprendono un insieme molte molecole eterogenee che interagiscono sostanzialmente a vicenda e con un obiettivo nei modi diversi. Finora, nessuna tecnica ha fornito la capacità di rappresentare questo fattore.

Inoltre, i metodi attuali, ampiamente usati nella pratica clinica, non forniscono l'opzione per caratterizzare l'attività dell'anticorpo -- il parametro che mostra quanto distruttivo gli anticorpi sono di mirare ai tessuti. Gli autori hanno sviluppato uno strumento che affronta entrambe le emissioni immediatamente: Realizza le misure rapide della alto-sensibilità di attività e di concentrazione degli autoanticorpo.

Un'altra funzionalità innovatrice è la determinazione simultanea in un singolo campione della concentrazione e dell'attività di autoanticorpo a parecchi obiettivi. Tale approccio aumenta sostanzialmente il merito diagnostico della soluzione perché i livelli differenti di autoanticorpo agli obiettivi dissimili possono essere indicativi delle malattie distinte. Un'analisi di correlazione dei dati ottenuti simultaneamente sugli autoanticorpo multipli può migliorare considerevolmente l'accuratezza dei sistemi diagnostici.

Ecco perché chiamiamo la nostra multisala del sistema, o multiparametric. Un forte vantaggio è i materiali di consumo utilizzati nella nostra tecnica: Usiamo un vetro di coperchio standard del microscopio. Il suo basso costo è particolarmente importante per i sistemi diagnostici medici di massa, che richiede i materiali di consumo a perdere.„

Averyan Pushkarev, co-author di studio, studente di laurea di MIPT ed alunno 2018

Mentre lo studio dimostra la caratterizzazione simultanea degli anticorpi a due obiettivi, il gruppo sta lavorando ad aumentare quel numero. Facendo uso della tecnologia del microchip, per esempio, migliaia di 100 obiettivi micron di taglia possono essere depositate su un franamento di vetro.

Nella nuova tecnica, una goccia del siero di sangue paziente è passata la superficie di vetro di franamento. Se gli anticorpi sono presenti nel siero, trovano i loro obiettivi depositati sul vetro e sulla legatura a loro, aumentando lo spessore del biolayer sul vetro. Nell'ambito del franamento di vetro, c'è un sistema di interferometria messo a punto a GPI RAS. Questo lettore ottico unico permette alle misure in tempo reale dello spessore del livello molecolare in ogni punto sulla superficie di vetro.

“Un dettaglio fondamentalmente importante: A differenza di un gran numero di altri metodi, facciamo interagire gli autoanticorpo con i bersagli mobili piuttosto che quelli vincolati su una superficie,„ Orlov aggiunge. “Questa è la soluzione mai vista che permette l'indagine su interazione degli autoanticorpo con gli obiettivi nel loro modulo ed ambiente naturali, poichè sono presenti in un organismo vivente.„

Ciò è raggiunta come segue (fig. 1). Una volta che gli autoanticorpo legano ad un obiettivo sul vetro, i ricercatori pompano una soluzione di molecole libere dell'obiettivo lungo il vetro. A quel punto, gli autori applicano un approccio che nessuno ha potuto mettere in pratica per il compito importante citato. Ogni autoanticorpo possiedono uno o più frammenti del riconoscimento, conosciuti come i Favoloso-frammenti o “le mani,„ che possono riconoscere ed afferrare gli obiettivi. Nella prova, gli autoanticorpo afferrano l'obiettivo vincolato con una “mano„ ed usano le altre per catturare gli obiettivi mobili dal campione del siero. Questo trattamento consegna i dati quantitativi sull'attività (indigena) reale degli anticorpi. Inoltre, questa impostazione, da un lato, fornisce l'immobilizzazione degli autoanticorpo sul vetro nel loro modulo naturale e d'altra parte, minimizza l'associazione delle componenti non Xeros che possono pregiudicare i risultati.

“Abbiamo sviluppato non solo un test diagnostico efficiente ma anche uno strumento unico per l'indagine sugli autoanticorpo,„ osservazioni del documento il Petr senior Nikitin autore, che dirige il laboratorio di biofotonica a GPI RAS ed è un laureato 1979 di MIPT. “Facendo uso dei campioni di sangue pazienti, abbiamo dimostrato che il parametro quantitativo di attività degli autoanticorpo è indipendente dalla loro concentrazione. I clinici ora hanno uno strumento per quantitativamente il video degli entrambi i parametri chiave nel corso di una malattia ed il romanzo d'elaborazione ha avanzato i metodi per i sistemi diagnostici ed il trattamento dei disordini autoimmuni.„

Lo studio è stato supportato dalle fondamenta russe di scienza.

Source:
Journal reference:

Orlov, A.V., et al. (2020) Multiplex label-free biosensor for detection of autoantibodies in human serum: Tool for new kinetics-based diagnostics of autoimmune diseases. Biosensors and Bioelectronics. doi.org/10.1016/j.bios.2020.112187.