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Os pesquisadores desenvolvem o método novo para diagnosticar e monitorar desordens auto-imunes

Os pesquisadores do instituto da física geral de Prokhorov da academia do russo de ciências e do instituto de Moscovo da física e da tecnologia desenvolveram um método novo para diagnosticar e monitorar desordens auto-imunes. Dentro do meros 25 minutos, seu biosensor novo mede não somente a concentração de autoantibodies no soro de sangue humano com sensibilidade extremamente alta, mas igualmente -- pela primeira vez -- determina sua actividade. A combinação destes parâmetros permite a elaboração de critérios diagnósticos novos para doenças auto-imunes, assim como aproximações novas a seu tratamento. O papel foi publicado nos Biosensors e a bioelectrónica, o jornal científico o mais alto no campo da tecnologia biosensing e química analítica.

Os Autoantibodies produzidos pelo sistema imunitário interpretam mal as pilhas e os órgãos do organismo como os alvos, causando desordens auto-imunes. Os autoantibodies são associados com as mais de 80 doenças auto-imunes sérias que variam da artrite reumatóide, da psoríase, e do lúpus à esclerose múltipla e ao tipo - 1 diabetes. Muitos deles exigem o cuidado e o tratamento por toda a vida aliviar o sofrimento. Os Autoantibodies estam presente no sangue de aproximadamente 10% da população. Devido a uma predominância alta de desordens auto-imunes, o impacto econômico é enorme e é calculado para alguns países como duas vezes aquele do cancro. Os Autoantibodies aparecem no sangue muito antes do início clínico, e suas características podem ser usadas para prever a actividade e a severidade da doença.

Actualmente, o tratamento de doenças auto-imunes é substancialmente complicado devido às variações dramáticas nos resultados de testes comerciais por fabricantes diferentes.

“Segundo o laboratório que executam o teste, e o método usado, a concentração do autoantibody medida na mesma amostra ao mesmo tempo pode variar por um factor de 10,” diz um do Alexey Orlov autores, um cientista do papel superior do laboratório de Biophotonics em GPI RAS e do laboratório em MIPT, da nanobiotecnologia um graduado 2010 de MIPT. “De facto, ninguém podia confiar na concentração do autoantibody como um parâmetro quantitativo para avaliar a eficiência da terapia.”

Tais inconsistências nos resultados da análise provêm da natureza complexa dos autoantibodies. Um autoantibody compreende um grupo de muitas moléculas heterogêneas que interagem um com o otro e com um alvo em maneiras substancialmente diferentes. Até aqui, nenhuma técnica forneceu a capacidade esclarecer este factor.

Também, os métodos existentes, amplamente utilizados na prática clínica, não fornecem a opção para caracterizar a actividade do anticorpo -- o parâmetro que mostra como destrutivo os anticorpos são visar tecidos. Os autores desenvolveram uma ferramenta que endereçasse ambas as edições imediatamente: Executa medidas rápidas da alto-sensibilidade da actividade e da concentração do autoantibody.

Uma outra característica inovativa é a determinação simultânea em uma única amostra da concentração e da actividade dos autoantibodies a diversos alvos. Tal aproximação aumenta substancialmente o mérito diagnóstico da solução porque os níveis diferentes de autoantibodies aos alvos dissimilares podem ser indicativos de doenças distintas. Uma análise de correlação dos dados obtidos simultaneamente em autoantibodies múltiplos pode consideravelmente aumentar a precisão dos diagnósticos.

É por isso nós chamamos nosso multiplex do sistema, ou multiparametric. Uma vantagem forte é os materiais de consumo usados em nossa técnica: Nós usamos um vidro de tampa padrão do microscópio. Seu baixo custo é especialmente importante para diagnósticos médicos em massa, que exige materiais de consumo descartáveis.”

Averyan Pushkarev, co-autor do estudo, estudante doutoral de MIPT e aluno 2018

Quando o estudo demonstrar a caracterização simultânea dos anticorpos a dois alvos, a equipe está trabalhando em aumentar esse número. Usando a tecnologia do microchip, por exemplo, os milhares de 100 alvos mícron-feitos sob medida podem ser depositados em um enxerto de vidro.

Na técnica nova, uma gota do soro de sangue paciente é passada sobre a superfície de vidro do enxerto. Se os anticorpos estam presente no soro, encontram seus alvos depositados no vidro e no ligamento a eles, aumentando a espessura do biolayer no vidro. Sob o enxerto de vidro, há um sistema da interferometria desenvolvido em GPI RAS. Este leitor óptico original permite medidas do tempo real da espessura da camada molecular em cada ponto na superfície do vidro.

“Um detalhe fundamental importante: Ao contrário de uma multidão de outros métodos, nós mandamos os autoantibodies interagir um pouco com os alvo móveis do que aqueles imobilizados em uma superfície,” Orlov adiciona. “Esta é a primeira-nunca solução que permite a investigação da interacção do autoantibody com alvos em seus formulário e ambiente naturais, porque estam presente em um organismo vivo.”

Isto é conseguido como segue (Fig. 1). Uma vez que um autoantibody liga a um alvo no vidro, os pesquisadores bombeiam uma solução de moléculas livres do alvo ao longo do vidro. Nesse ponto, os autores executam uma aproximação que ninguém possa pôr na prática para a tarefa importante mencionada. Cada autoantibody possui uns ou vários fragmentos do reconhecimento, conhecidos como os Fabuloso-fragmentos ou as “mãos,” que podem reconhecer e agarrar alvos. No teste, um autoantibody agarra o alvo imobilizado com uma “mão” e usa a outro para travar alvos móveis da amostra do soro. Este processo entrega dados quantitativos na actividade (nativa) real dos anticorpos. Além disso, esta instalação, de um lado, fornece a imobilização do autoantibody no vidro em seu formulário natural, e por outro lado, minimiza o emperramento dos componentes estrangeiros que podem afectar os resultados.

“Nós desenvolvemos não somente um teste de diagnóstico eficiente mas igualmente uma ferramenta original para a investigação dos autoantibodies,” comentários o Petr superior Nikitin autor do papel, que dirige o laboratório de Biophotonics em GPI RAS e é um graduado 1979 de MIPT. “Usando amostras de sangue pacientes, nós demonstramos que o parâmetro quantitativo da actividade do autoantibody é independente de sua concentração. Os clínicos têm agora uma ferramenta para quantitativa monitorar ambos os parâmetros chaves no curso de uma doença, e a novela de elaboração avançou métodos para os diagnósticos e o tratamento de desordens auto-imunes.”

O estudo foi apoiado pela fundação da ciência do russo.

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.