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Método simple para fijar el riesgo de inflamación vascular para los pacientes de la diabetes

Las personas de científicos internacionales de la universidad tecnológica de Nanyang, de Singapur (NTU Singapur), del hospital de Tan Tock Seng (TTSH) en Singapur, y de Massachusetts Institute of Technology (MIT) han desarrollado un método simple de extraer partículas biológicas minúsculas de la sangre de una persona y las utilizan como biomarkers para fijar la salud de sus vasos sanguíneos.

Los biomarkers son partículas del nanoscale llamadas las vesículas extracelulares (EVs) que son liberadas por las células específicas en la circulación sanguínea. Su trabajo es transportar biomateriales, tales como proteínas y ácidos nucléicos a partir de una célula a otra.

En un papel publicado en junio de 2021 en la sociedad real de la química - el laboratorio en una viruta, las personas mostró que las muestras de sangre de varios pacientes de la diabetes tenían un periodo anormalmente alto de circular a EVs secretado por inmune y las células de la plaqueta (10 a 50 por más), comparadas a otros pacientes de la diabetes.

Las personas encontradas en laboratorio experimentan que cuando este EVs (tomado de los seis pacientes con alto EV cuenta) fue agregado a las células vasculares, ellos indujeron niveles más altos de marcadores vasculares de la inflamación. Los resultados sugieren que los pacientes con alto EVs en su sangre puedan posiblemente estar en un riesgo más alto de desarrollar complicaciones vasculares a largo plazo.

Las conclusión fueron denunciadas por personas interdisciplinarias llevadas en común por el profesor adjunto Hou Han Wei de la escuela de la ingeniería mecánica y aeroespacial y del presidente profesor Subra Suresh de NTU, en colaboración con el profesor adjunto Dalton Tay de la ciencia material y de la ingeniería de NTU, el profesor adjunto Rinkoo Dalan, el consultor mayor, la endocrinología, el científico mayor de TTSH, y del MIT y el profesor visitante de NTU, el Dr. Ming Dao.

En su trabajo de investigación, las personas explicadas cómo su prototipo “laboratorio-en-uno-viruta” puede separar automáticamente EVs de muestras de sangre sobre una hora - cerca de un quinto del tiempo usual necesario usando métodos convencionales de la centrifugación.

Cómo la nueva viruta trabaja

“ExoDFF nombrado” (aislamiento de Exosome usando decano Flow Fractionation), la viruta microfluidic primero envía una muestra de sangre a través de un canal espiral-dado forma en una velocidad.

De acuerdo con los efectos centrífugos y de inercia - el movimiento del líquido y las fuerzas hidrodinámicas que actúan en partículas en el líquido - hacen girar lejos en una dirección mientras que fluirá el EVs más pequeño más rápidamente y se dirigen a glóbulos más grandes a una diversa salida para la colección.

La prueba patrón global actual para separar EVs de sangre usando la ultracentrifugación es que toma tiempo (hasta cinco horas) y capturas muy pocas EVs de la muestra de sangre. Es también laboriosa y no normalizada pues diversos laboratorios tienen diversos protocolos para extraer y purificar EVs.

En comparación, usando la viruta de ExoDFF permite el proceso de la separación y del enriquecimiento de EV que se combinarán en un único paso, y no requiere experiencia entrenada, dijo a profesor Hou, también facultad de Asst en la Facultad de Medicina Chian de Lee Kong de NTU.

“Trabajamos de cerca con nuestro socio del clínico de TTSH para asegurarnos de que la operación de un solo paso de la viruta es toda la que es necesaria extraer fácilmente el EVs para el análisis. Microfluidics ahora es una tecnología madura, y con nuestra experiencia profunda en este campo, podemos diseñar fácilmente soluciones únicas del microfluidics para aislar las diversas células y los biomarkers de la sangre humana,” dice a profesor Hou de Asst, que inventó previamente una laboratorio-en-uno-viruta para analizar el estado del sistema inmune de una persona en 2019.

Impacto potencial de la innovación

Sobre 422 millones de personas de en el mundo tenga diabetes y en Singapur, el 10 por ciento de su población (sobre 400.000) tiene la enfermedad metabólica, mientras que las enfermedades cardiovasculares explican algún 31% de las muertes por todo el mundo, incluyendo Singapur.

Profesor Rinkoo Dalan, que de Assoc es también profesor del adjunto en la Facultad de Medicina Chian de Lee Kong dijo, las “enfermedades cardiovasculares (CVD) explicaron 18,6 millones de muertes por todo el mundo en 2019, cuyo el 58% ocurrieron en Asia. A pesar de avances importantes en el tratamiento, la mortalidad y la morbosidad asociadas a ateroesclerosis siguen siendo altas.”

“Necesitamos métodos categorizar el riesgo potencial para nuestra diabetes y otros pacientes de alto riesgo mucho antes el daño importante ha suceso a las arterias de modo que poder instituir métodos preventivos. Esta innovación tiene el potencial de descubrir el riesgo temprano de modo que los métodos preventivos puedan entonces ayudar a limitar la progresión del daño a los vasos sanguíneos.

“Esta innovación es especialmente beneficiosa puesto que coincide con el revelado de agentes antiinflamatorios nuevos como el canakinumab que tiene el potencial de prevenir enfermedades cardiovasculares en estos pacientes, así como otras medicaciones diabetes-específicas como los inhibidores SGLT2 que pueden dar ciertos efectos protectores para el corazón. Estas medicaciones se pueden entonces dar a los pacientes que se muestran para estar en un riesgo más alto de desarrollar el CVD. El dispositivo también tiene el potencial de ser utilizado para fijar el efecto de la terapéutica sobre las arterias.”

El poder determinar a los pacientes de la diabetes que han aumentado la inflamación vascular podría dar a doctores un filo en tratar enfermedades cardiovasculares en sus primeros tiempos antes de que se desarrolle en una condición más seria que requiere un tratamiento más invasor que implica stents o cirugía.”

Profesor Subra Suresh, catedrático distinguido en NTU

Actualmente, la viruta de la separación de EV puede tramitar hasta 5 ml de sangre sobre una hora. Pues el diseño de ExoDFF es escalable, barato (cada viruta costará solamente algunos dólares a la manufactura), y no requiere ninguna substancias química, él puede ser dirigido para tramitar volúmenes de muestra más grandes o ser adaptado para el uso para las terapias de célula-basadas o EV-basadas de la fabricación, tales como terapia de célula madre.

Las esperanzas de las personas de desarrollar una versión “impresora-clasificada” automatizada y más pequeña de la máquina para el uso clínico y de la investigación.

Las personas también proyectan conducto más experimentos en un grupo más grande de la muestra de pacientes para validar más lejos su hipótesis al usar EVs como biomarkers no tradicionales para la estratificación del riesgo de los pacientes de la 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.