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Método simples para avaliar o risco de inflamação vascular para pacientes do diabetes

Uma equipe de cientistas internacionais da universidade tecnologico de Nanyang, do Singapura (NTU Singapura), do hospital bronzeado de Tock Seng (TTSH) em Singapura, e de Massachusetts Institute of Technology (MIT) desenvolveu um método simples de extrair partículas biológicas minúsculas do sangue de uma pessoa e usa-as como biomarkers para avaliar a saúde de seus vasos sanguíneos.

Os biomarkers são partículas do nanoscale chamadas as vesículas extracelulares (EVs) que são liberadas por pilhas específicas na circulação sanguínea. Seu trabalho é transportar matérias biológicos, tais como proteínas e ácidos nucleicos de uma célula a outros.

Em um papel publicado em junho de 2021 na sociedade real da química - o laboratório em uma microplaqueta, a equipe mostrou que as amostras de sangue de diversos pacientes do diabetes tiveram uma quantidade anormalmente alta de circular EVs segregada por imune e as pilhas da plaqueta (10 50 vezes mais), comparadas a outros pacientes do diabetes.

A equipe encontrada no laboratório experimenta que quando este EVs (tomado dos seis pacientes com EV alto conta) foi adicionado às pilhas vasculares, eles induziu uns níveis mais altos de marcadores vasculares da inflamação. Os resultados sugerem que os pacientes com o EVs alto em seu sangue possam possivelmente estar em um risco mais alto de desenvolver complicações vasculares a longo prazo.

Os resultados foram relatados por uma equipe interdisciplinar conduzida comum pelo professor adjunto Hou Han Wei da escola da engenharia mecânica e aeroespacial e do presidente professor Subra Suresh de NTU, em colaboração com o professor adjunto Dalton Tay da ciência e da engenharia de materiais de NTU, o professor adjunto Rinkoo Dalan, o consultante superior, a endocrinologia, o cientista superior de TTSH, e de MIT e o professor convidado de NTU, Dr. Ming Dao.

Em seu artigo de investigação, a equipe explicada como seu protótipo “laboratório-em-um-microplaqueta” pode automaticamente separar EVs das amostras de sangue em uma hora - aproximadamente um quinto dos métodos convencionais de utilização necessários da centrifugação do tempo usual.

Como a microplaqueta nova trabalha

“ExoDFF nomeado” (isolamento de Exosome usando o decano Fluxo Fraccionamento), a microplaqueta microfluidic envia primeiramente uma amostra de sangue através de um canal espiral-dado forma em uma alta velocidade.

Baseado em efeitos centrífugos e com inércia - o movimento do líquido e as forças hidrodinâmicas que actuam em partículas no líquido - uns glóbulos mais grandes são girados fora em um sentido quando o EVs menor fluirá mais rapidamente e dirigidos a uma saída diferente para a coleção.

A marca de nível global actual para separar EVs do sangue que usa o ultracentrifugation é demorada (até cinco horas) e captações muito poucas EVs da amostra de sangue. É igualmente laboriosa e não-estandardizada porque os laboratórios diferentes têm protocolos diferentes para extrair e refinar EVs.

Em comparação, usar a microplaqueta de ExoDFF permite o processo de separação e de enriquecimento de EV a ser combinados em uma única etapa, e não exige a experiência treinada, disse o prof. Hou de Asst, também uma faculdade na Faculdade de Medicina Chian de Kong do Lee de NTU.

“Nós trabalhamos pròxima com nosso sócio do clínico de TTSH para assegurar-se de que a operação de uma etapa da microplaqueta fosse toda a que é necessário extrair facilmente o EVs para a análise. Microfluidics é agora uma tecnologia madura, e com nossa experiência profunda neste campo, nós podemos facilmente projectar soluções originais do microfluidics isolar várias pilhas e biomarkers do sangue humano,” diz o prof. Hou de Asst, que inventou previamente uma laboratório-em-um-microplaqueta para analisar o estado de sistema imunitário de uma pessoa em 2019.

Impacto potencial da inovação

Sobre 422 milhões de pessoas no mundo tenha o diabetes e em Singapura, 10 por cento de sua população (sobre 400.000) têm a doença metabólica, quando as doenças cardiovasculares esclarecerem algum 31% das mortes mundiais, incluindo Singapura.

O prof. Rinkoo Dalan de Assoc, que é igualmente um professor da adjunção na Faculdade de Medicina Chian de Kong do Lee disse, “as doenças cardiovasculares (CVD) esclareceram 18,6 milhão mortes no mundo inteiro em 2019, de que 58% ocorreu em Ásia. Apesar dos avanços significativos no tratamento, a mortalidade e a morbosidade associadas com a aterosclerose permanecem altas.”

“Nós precisamos métodos de categorizar o risco potencial para nosso diabetes e outros pacientes de alto risco muito antes que dano significativo acontecer às artérias de modo que nós possamos instituir métodos preventivos. Esta inovação tem o potencial detectar cedo o risco de modo que os métodos preventivos possam então ajudar a limitar a progressão de dano aos vasos sanguíneos.

“Esta inovação é especialmente benéfica desde que coincide com a revelação de agentes anti-inflamatórios novos como o canakinumab que tem o potencial impedir doenças cardiovasculares nestes pacientes, assim como outras medicamentações diabetes-específicas como os inibidores SGLT2 que podem dar determinados efeitos protectores para o coração. Estas medicamentações podem então ser dadas aos pacientes que são mostrados para estar em um risco mais alto de desenvolver o CVD. O dispositivo igualmente tem o potencial ser usado para avaliar o efeito da terapêutica nas artérias.”

Poder identificar os pacientes do diabetes que aumentaram a inflamação vascular poderia dar a doutores uma borda em tratar doenças cardiovasculares em suas fases iniciais antes que evolua em uma circunstância mais séria que exige um tratamento mais invasor que envolve stents ou cirurgia.”

Prof. Subra Suresh, distinto catedrático em NTU

Actualmente, a microplaqueta da separação de EV pode processar até 5 ml do sangue em uma hora. Porque o projecto de ExoDFF é evolutivo, barato (cada microplaqueta custará somente alguns dólares à fabricação), e não exige nenhuns produtos químicos, ele pode ser projectado para processar volumes de amostra maiores ou ser adaptado para o uso para fabricar terapias baseados em celulas ou EV-baseadas, tais como a terapia de célula estaminal.

As esperanças da equipe desenvolver uma versão “impressora-feita sob medida” automatizada e menor da máquina para o uso clínico e da pesquisa.

A equipe igualmente planeia conduzir mais experiências em um grupo maior da amostra de pacientes para validar mais sua hipótese em usar EVs como biomarkers não-tradicionais para a estratificação do risco de pacientes do diabetes.

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.