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Metodo semplice per valutare il rischio di infiammazione vascolare per i pazienti del diabete

Un gruppo degli scienziati internazionali dalla Nanyang Technological University, da Singapore (NTU Singapore), dall'ospedale di Tan Tock Seng (TTSH) a Singapore e da Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha messo a punto un metodo semplice di estrazione delle particelle biologiche minuscole dal sangue di una persona e le usa come biomarcatori per valutare la salubrità dei loro vasi sanguigni.

I biomarcatori sono particelle del nanoscale chiamate vescicole extracellulari (EVs) che sono scaricate dalle celle specifiche nella circolazione sanguigna. Il loro processo è di trasportare i biomateriali, quali le proteine e gli acidi nucleici da una cella ad un altro.

In un documento pubblicato nel giugno 2021 nella società reale di chimica - il laboratorio su un chip, il gruppo ha indicato che i campioni di sangue da parecchi pazienti del diabete hanno avuti una quantità elevata di fare circolare anormalmente EVs secernuta da immune e celle della piastrina (10 - 50 volte più), confrontate ad altri pazienti del diabete.

Il gruppo trovato in laboratorio sperimenta che quando questo EVs (catturato dai sei pazienti con alto EV conta) si è aggiunto alle celle vascolari, essi ha indotto i livelli elevati degli indicatori vascolari di infiammazione. I risultati indicano che i pazienti con alto EVs nel loro sangue possono possibilmente essere all'elevato rischio di sviluppare le complicazioni vascolari a lungo termine.

I risultati sono stati riferiti da un gruppo interdisciplinare piombo insieme dall'assistente universitario Hou Han Wei dal banco di assistenza tecnica meccanica ed aerospaziale e di Presidente il professor Subra Suresh di NTU, in collaborazione con l'assistente universitario Dalton Tay di scienza e di assistenza tecnica dei materiali di NTU, il professore associato Rinkoo Dalan, Senior Consultant, l'endocrinologia, scienziato senior del MIT e di TTSH ed il professore di NTU, il Dott. Ming Dao.

In loro pubblicazione, il gruppo spiegato come il loro prototipo “laboratorio-su-un-chip„ può separare automaticamente EVs dai campioni di sangue in un'ora - circa un quinto del tempo usuale necessario facendo uso dei metodi convenzionali di centrifugazione.

Come il nuovo chip funziona

“ExoDFF„ nominato (isolamento di Exosome facendo uso di decano Flow Fractionation), il chip microfluidic in primo luogo invia un campione di sangue attraverso un canale a forma di spirale ad un'alta velocità.

Sulla base degli effetti centrifughi ed inerziali - il moto di liquido e le forze idrodinamiche che agiscono sulle particelle nel liquido - i più grandi globuli sono filati fuori in una direzione mentre il più piccolo EVs scorrerà più velocemente e sono diretti verso un'uscita differente per la raccolta.

Il benchmark globale corrente per la separazione del EVs dal sangue facendo uso dell'ultracentrifugazione è che richiede tempo (fino a cinque ore) e bloccaggi molto pochi EVs dal campione di sangue. È egualmente laborioso e non standardizzato poichè i laboratori differenti hanno protocolli differenti per l'estrazione e la depurazione del EVs.

In confronto, facendo uso del chip di ExoDFF permette il trattamento della separazione e dell'arricchimento di EV da combinarsi in un singolo punto e non richiede la competenza preparata, ha detto prof. Hou, anche una facoltà di Asst alla scuola di medicina Chian di Lee Kong di NTU.

“Abbiamo lavorato molto attentamente con il nostro partner del clinico di TTSH per assicurarci che l'operazione una tappa del chip fosse tutta che è necessario estrarre facilmente il EVs per l'analisi. Microfluidics ora è una tecnologia matura e con la nostra competenza profonda in materia, possiamo progettare facilmente le soluzioni uniche di microfluidics per isolare le varie celle e biomarcatori da sangue umano,„ dice prof. Hou di Asst, che precedentemente ha inventato un laboratorio-su-un-chip per analizzare lo stato di sistema immunitario di una persona nel 2019.

Impatto potenziale di innovazione

Oltre 422 milione di persone nel mondo abbia diabete ed a Singapore, 10 per cento della sua popolazione (oltre 400.000) hanno la malattia metabolica, mentre le malattie cardiovascolari rappresentano circa il 31% delle morti universalmente, compreso Singapore.

Prof. Rinkoo Dalan, che di Assoc è egualmente un professore dell'aggiunta alla scuola di medicina Chian di Lee Kong ha detto, “malattie cardiovascolari (CVD) ha rappresentato 18,6 milione morti universalmente nel 2019, di cui 58% accaduto in Asia. Malgrado gli avanzamenti significativi nel trattamento, la mortalità e la morbosità connesse con aterosclerosi rimangono alte.„

“Abbiamo bisogno dei metodi di categorizzare il rischio potenziale per il nostro diabete ed altri pazienti ad alto rischio molto prima che il danno significativo sia accaduto alle arterie in moda da poterci istituire noi i metodi preventivi. Questa innovazione ha il potenziale di individuare presto il rischio in moda da potere poi contribuire i metodi preventivi a limitare la progressione di danneggiamento dei vasi sanguigni.

“Questa innovazione è particolarmente utile poiché coincide con lo sviluppo degli agenti antinfiammatori novelli come canakinumab che ha il potenziale di impedire le malattie cardiovascolari in questi pazienti come pure altri farmaci diabete-specifici come inibitori SGLT2 che possono dare determinati seguiti protettivi per il cuore. Questi farmaci possono poi essere dati ai pazienti che sono indicati per essere ad un elevato rischio di sviluppare il CVD. L'unità egualmente ha il potenziale di essere usato per valutare l'effetto di terapeutica sulle arterie.„

Potere identificare i pazienti del diabete che hanno aumentato l'infiammazione vascolare potrebbe dare a medici una barriera nel trattamento delle malattie cardiovascolari nelle sue fasi iniziali prima che si evolvesse in una circostanza più seria che richiede un trattamento più dilagante che comprende gli stents o la chirurgia.„

Prof. Subra Suresh, professore universitario distinto a NTU

Corrente, il chip della separazione di EV può elaborare fino a 5 ml di sangue in un'ora. Poichè la progettazione di ExoDFF è evolutiva, a basso costo (ogni chip costerà soltanto alcuni dollari alla lavorazione) e non richiede alcuni prodotti chimici, può essere costruito per elaborare i più grandi volumi di campione o adattarsi per uso per la fabbricazione delle terapie basate a cella o basate EV, quale la terapia di cellula staminale.

Le speranze del gruppo di sviluppare una versione “stampante di taglia„ automatizzata e più piccola del commputer per uso di ricerca e clinico.

Il gruppo egualmente pianificazione eseguire più esperimenti su un più grande gruppo del campione di pazienti più ulteriormente per convalidare la loro ipotesi nel usando EVs come biomarcatori non tradizionali per la stratificazione di rischio dei pazienti del diabete.

Source:
Journal reference:

Tay, H.M., et al. (2021) Direct isolation of circulating extracellular vesicles from blood for vascular risk profiling in type 2 diabetes mellitus. Lab Chip. doi.org/10.1039/D1LC00333J.