Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Na jednym z amerykańskich uniwersytetów powstał test do wykrywania biomarkerów stresu (hormonów i neuroprzekaźników) w różnych płynach ustrojowych: pocie, krwi, moczu czy ślinie.

Zależało nam na czymś prostym i łatwym do zinterpretowania - opowiada prof. Andrew Stecki z Uniwersytetu Cincinnati (UC). Takie rozwiązanie może nie zapewni wielu danych, ale pokaże, czy powinno się poszukać pomocy specjalisty.

Naukowcy z UC uzyskali urządzenie, które do mierzenia poziomu biomarkerów stresu wykorzystuje ultrafiolet, a konkretnie spektroskopię UV; w ramach testów mierzono absorpcję promieniowania z zakresu 190–400 nm. Określa ono poziom wielu biomarkerów [kortyzolu, serotoniny, dopaminy, noradrenaliny i neuropeptydu Y]. Może być stosowane do różnych płynów ustrojowych. To naprawdę unikatowe.

Stecki wyjaśnia, że dużą rolę w jego badaniach odegrały osobiste doświadczenia z chorym ojcem. By dostosować podawanie leków, musiałem go często zabierać do laboratorium lub do lekarza. Myślałem, że byłoby świetnie, gdyby mógł sobie zrobić testy samodzielnie i sprawdzić, czy rzeczywiście coś się dzieje, czy tylko tak mu się wydaje. To nie zastępuje testów laboratoryjnych, ale daje pacjentom pojęcie o sytuacji.

Naukowcom z UC przyznano dofinansowanie z Narodowej Fundacji Nauki i Air Force Research Lab. Podczas misji na pilotów wojskowych działa silny stres. Kontroler lotu powinien wiedzieć, kiedy pilot dochodzi do kresu swoich możliwości, by móc go wycofać, nim dojdzie do katastrofy.

Amerykanie wspominają też o innych komercyjnych zastosowaniach. Stres szkodzi podstępnie nam wszystkim. [...] Wiele fizycznych chorób, np. cukrzycę, nadciśnienie czy problemy neurologiczne [...], przypisuje się właśnie stresowi - dodaje doktorantka Prajokta Ray.

Autorzy publikacji z ACS Sensors opisują swoje rozwiązanie jako mikroprzepływowe urządzenie analityczne na polimerowym substracie. Całości dopełnia dioda emitująca UV.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      W 2017 roku Gregory Poore przeczytał w Science artykuł, którego autorzy opisywali mikroorganizmy obecne u pacjentów z nowotworami trzustki i informowali, że mikroorganizmy te rozkładają lek powszechnie stosowany przy leczeniu tego rodzaju nowotworu. Młodego naukowca zaintrygował wówczas pomysł, że wirusy i bakterie mogą mieć większy niż się sądzi udział w rozwoju nowotworów.
      Teraz Poore jako doktorant w University of California San Diego School of Medicine, pisze doktorat pod kierunkiem profesora Roba Knighta, dyrektora Center for Microbiome Innovation. Poore i Knight wraz z interdyscyplinarnym zespołem współpracowników stworzyli nowatorką metodę identyfikacji chorych na nowotwory. Ich metoda pozwala też często stwierdzić, jaki rodzaj nowotworu ma konkretna osoba. Diagnoza jest stawiana na podstawie analizy wzorców wirusowego i bakteryjnego DNA obecnych w krwi pacjenta.
      Dotychczas niemal zawsze uznawano, że guzy nowotworowe to środowisko sterylne i nie brano pod uwagę złożonych wzajemnych wpływów pomiędzy komórkami nowotworowymi, bakteriami, wirusami i innymi mikroorganizmami zamieszkującymi nasze ciała, mówi Knight. W naszych ciałach mamy więcej genów różnych mikroorganizmów niż naszych własnych genów, więc nic dziwnego, że na ich podstawie możemy zdobyć istotne informacje dotyczące naszego zdrowia, dodaje uczony.
      Naukowcy najpierw skorzystali z The Cancer Genome Atlas. To baza danych prowadzona przez amerykański Narodowy Instytut Raka i prawdopodobnie największa na świecie gaza zawierająca informacje na temat genów mikroorganizmów znalezionych z ludzkich guzach nowotworowych.
      Naukowcy mieli tam dostęp do 18 116 próbek guzów pobranych od 10 481 pacjentów z 33 rodzajami nowotworów. Zespół Knighta i Poore'a przeanalizował te dane w poszukiwaniu wzorców. Obok wzorców znanych, takich jak np. związek wirusa brodawczaka ludzkiego z rakiem szyjki macicy czy związek między Fusobacterium, a nowotworami układu pokarmowego, zauważono inne sygnatury mikroorganizmów, które były specyficzne dla różnych nowotworów. Stwierdzono np. że obecność Faecaliabacterium jest tym, co odróżnia raka jelita grubego od innych nowotworów.
      Na podstawie tych danych naukowcy wytrenowali setki modeli do maszynowego uczenia się i sprawdzali, czy są one w stanie powiązać wzorce genomu mikroorganizmów z konkretnymi nowotworami. Okazało się, że komputery są w stanie postawić diagnozę na podstawie samych tylko danych z genomu mikroorganizmów znalezionego we krwi pacjenta.
      W kolejnym etapie badań naukowcy usunęli z bazy dane dotyczące III i IV stopnia rozwoju nowotworów. Mimo to modele komputerowe nadal stawiały prawidłową diagnozę, co oznacza, że były w stanie odróżnić nowotwory na wcześniejszych etapach rozwoju. Jakby tego było mało, modele działały nawet wówczas, gdy z wykorzystywanej przez nie bazy usunięto ponad 90% danych.
      Uczeni postanowili pójść o krok dalej i sprawdzić, czy modele te przydadzą się do rzeczywistego diagnozowania chorych. W testach wzięło udział 59 pacjentów z nowotworem prostaty, 25 z nowotworem płuc i 16 z czerniakiem. Plazmę z krwi każdego z tych pacjentów porównano z innymi oraz z 69 zdrowymi osobami z grupy kontrolnej. Okazało się, że w większości przypadków modele były w stanie odróżnić osobę z nowotworem od osoby zdrowej. Komputery prawidłowo zidentyfikowało 86% osób z nowotworami płuc i 100% osób, których płuca były zdrowe. Często też były w stanie odróżnić typy nowotworów. Na przykład nowotwory płuc były w 81% przypadków prawidłowo odróżniane od nowotworu prostaty.
      Możliwość uzyskanie z jednej fiolki krwi profilu DNA guza i profilu DNA mikrobiomu pacjenta to ważny krok w kierunku lepszego zrozumienia interakcji pomiędzy gospodarzem a nowotworem, mówi onkolog Sandip Pravin. Takie narzędzie może w przyszłości pozwolić nie tylko na prostszą i szybszą diagnostykę nowotworów, ale również na śledzenie postępów choroby.
      Zanim jednak tego typu metoda wejdzie do użytku, konieczne będzie pokonanie wielu przeszkód. Przede wszystkim trzeba by ją przetestować na dużej grupie pacjentów. Ponadto konieczne będzie stworzenie definicji tego, jak wygląda skład genomu mikroorganizmów u zdrowych ludzi. Ponadto trzeba stworzyć metodę odróżniania, które z sygnatur genetycznych pochodzą od aktywnych mikroorganizmów, a które od nieaktywnych.
      Sami naukowcy już mówią, że sama diagnostyka to dopiero początek możliwości. Lepsze zrozumienie tego, w jaki sposób  wraz z rozwojem różnych nowotworów zmienia się populacja mikroorganizmów zamieszkujących nasze ciała, może otworzyć nowe możliwości terapeutyczne. Moglibyśmy dowiedzieć się, co te mikroorganizmy naprawdę robią, a może nawet zaprząc je do pracy przy zwalczaniu nowotworów.
      Ze szczegółowymi informacjami można zapoznać się na łamach Nature.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Profesor immunologii Arturo Casadevall z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa pracuje nad unowocześnieniem znanej do stu lat metody walki z chorobami zakaźnymi. Uczony chce pozyskiwać przeciwciała od osób już wyleczonych z COVID-19 i wstrzykiwać je tym, którzy dopiero zachorowali lub są narażeni na szczególne ryzyko. Rozpoczęcie takiej terapii nie wymagałoby eksperymentów ani prac badawczo-rozwojowych. Metodę tę można by wdrożyć w ciągu najbliższych teorii, gdyż bazuje ona na znanym procesie przechowywania krwi, mówi naukowiec.
      Casadevall wraz z zespołem proszą ludzi, którzy przeszli już COVID-19 o oddawanie krwi. Jest z niej izolowane serum. Po jego przetworzeniu i usunięciu innych toksyn, można by je wstrzykiwać osobom chorym lub narażonym zachorowanie.
      Procedura izolowania serum i jego oczyszczania jest znana od dawna i wykonywana standardowo w szpitalach i laboratorich. Koncepcja wykorzystania krwi od osób, które przeszły chorobę zakaźną narodziła się na początku XX wieku. Metoda ta była wielokrotnie używana. W samych USA zapobiegła wybuchowi epidemii odry w 1934 roku.
      Amerykanie nie są jedynymi, którzy chcą do niej powrócić. Testy na ograniczoną skalę przeprowadzili już Chińczycy i uzyskali obiecujące wyniki. Prace nad tą metodą prowadzi też jedna z japońskich firm.
      Eksperci mówią, że głównym wyzwaniem jest tutaj odpowiednie dobranie czasu tak, by zmaksymalizować odpowiedź immunologiczną osoby, której zostanie podane serum. Metoda ta nie jest metodą leczenia. To tymczasowe rozwiązanie, które pomoże w oczekiwaniu na lepsze opcje, jak na przykład szczepionka.
      To możliwe do wykonania, ale wymaga sporego wysiłku organizacyjnego i odpowiednich zasobów... oraz ludzi, którzy wyleczyli się z choroby i będą chcieli oraz mogli oddać krew, mówi Casadevall. Jego zdaniem, jest to dobra metoda lokalnych działań mających na celu zahamowanie epidemii. Przy okazji, można przeprowadzić badania kliniczne na temat jak najbardziej efektywnego wykorzystania serum w tego typu przypadkach.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Maria Antonina ponoć całkowicie osiwiała w noc przed swoją egzekucją. Anegdoty o siwieniu przez stres powtarza wielu ludzi. Jakie zjawiska miałyby jednak za to odpowiadać? Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda ustalili, że przyczyną jest nadmierne pobudzanie komórek macierzystych z mieszków włosowych przez nerwy współczulne, biorące udział w reakcji walcz bądź uciekaj.
      Każdy ma do opowiedzenia anegdotę o tym, jak stres wpływa na jego ciało, a zwłaszcza skórę i włosy. Chcieliśmy sprawdzić, czy taki związek istnieje, a jeśli tak, w jaki sposób stres prowadzi do zmian w różnych tkankach. Pigmentacja włosów jest zaś dostępnym i łatwym do śledzenia systemem [...] - opowiada prof. Ya-Chieh Hsu.
      Początkowo naukowcy przypuszczali, że stres powoduje atak immunologiczny na komórki produkujące pigment. Myszy pozbawione komórek odpornościowych nadal wykazywały jednak siwienie, dlatego Amerykanie zwrócili się ku hormonowi stresu - kortyzolowi. Także i w tym przypadku zabrnęli w ślepy zaułek.
      Stres zawsze podnosi poziom kortyzolu w organizmie, dlatego myśleliśmy, że odgrywa on jakąś rolę. Ku naszemu zaskoczeniu, kiedy usunęliśmy nadnercza, [...] pod wpływem stresu włosy myszy nadal siwiały.
      Systematycznie eliminując kolejne opcje, zespół zajął się wreszcie współczulnym układem nerwowym, który odpowiada za reakcję walcz bądź uciekaj (układ ten odpowiada za mobilizację organizmu). Nerwy współczulne rozgałęziają się do mieszków włosowych. Naukowcy odkryli, że stres powoduje, że uwalniają one noradrenalinę, która zostaje wychwycona przez pobliskie komórki macierzyste melanocytów.
      W mieszku włosowym pewne komórki macierzyste stanowią rezerwuar komórek produkujących pigment. Gdy włos odrasta, niektóre z nich przekształcają się w melanocyty.
      Autorzy artykułu z pisma Nature zauważyli, że noradrenalina z nerwów współczulnych sprawia, że komórki macierzyste są nadmiernie aktywowane. Wszystkie przekształcają się w komórki produkujące pigment, przez co magazyn przedwcześnie się opróżnia.
      Gdy rozpoczynaliśmy badanie, domyślałam się, że stres jest zły dla ciała, ale niekorzystny wpływ, jaki zaobserwowaliśmy, przekraczał wszelkie moje wyobrażenia. Po zaledwie paru dniach zostały zużyte wszystkie komórki macierzyste melanocytów. Gdy przepadają, nie da się już regenerować pigmentu. Strata jest permanentna.
      Ustalenia zespołu pokazują skutki uboczne skądinąd ochronnej reakcji. Ostry stres, a zwłaszcza reakcja walcz bądź uciekaj, był tradycyjnie postrzegany jako korzystny dla przeżycia zwierzęcia. W tym jednak przypadku ostry stres powoduje wyczerpanie komórek macierzystych - dodaje dr Bing Zhang.
      By połączyć stres z siwieniem, naukowcy zaczęli od reakcji całego organizmu i stopniowo skupiali się na poszczególnych układach, interakcjach komórkowych i ostatecznie na dynamice molekularnej. Proces ten wymagał wykorzystania różnych narzędzi i współpracy multidyscyplinarnej.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas snu wolnofalowego w mózgu zachodzą niesamowite sprzężone zjawiska. Gdy neurony się wyciszają, po kilku sekundach następuje odpływ krwi z głowy, a na jej miejsce napływa płyn mózgowo-rdzeniowy (ang. cerebrospinal fluid, CSF). Obmywa on mózg rytmicznymi, pulsującymi falami.
      Naukowcy z Uniwersytetu w Bostonie podkreślają, że wolne fale w aktywności neuronalnej przyczyniają się do konsolidacji śladów pamięciowych, zaś płyn mózgowo-rdzeniowy usuwa z mózgu toksyczne białka powstające podczas przemiany materii. Dotąd nie było jednak wiadomo, czy te dwa procesy są ze sobą związane. Podczas ostatnich badań na grupie 13 osób w wieku 23-33 lat wykazano, że najpewniej tak.
      Laura Lewis ma nadzieję, że pewnego dnia dzięki odkryciom jej zespołu uda się lepiej zrozumieć zaburzenia snu związane np. z autyzmem czy chorobą Alzheimera.
      Zestawienie fal mózgowych z wzorcami hemodynamicznymi i dot. płynu mózgowo-rdzeniowego może także rzucić nieco światła na procesy występujące podczas normalnego starzenia. Gdy ludzie się starzeją, często ich mózgi generują mniej wolnych fal, co z kolei może się przekładać na przepływ krwi przez mózg i na zmniejszenie pulsowania CSF podczas snu. Skutkiem tych zjawisk będzie zaś nagromadzenie toksycznych białek i pogorszenie pamięci. Wcześniej naukowcy analizowali te procesy z osobna, teraz wydaje się jednak, że są one ze sobą bardzo blisko związane.
      By lepiej zrozumieć zjawiska zachodzące w czasie snu, Lewis chce rozszerzyć badania na starszych dorosłych. Amerykanom zależy też na bardziej sprzyjających snowi metodach obrazowania aktywności mózgu (badania na 13-osobowej grupie prowadzono w hałasujących skanerach do rezonansu magnetycznego).
      Lewis cieszy się z uzyskanych dotąd wyników. Obecnie na podstawie obserwacji płynu mózgowo-rdzeniowego wiadomo np., czy ktoś w ogóle śpi, czy nie. To takie dramatyczne zjawisko. Nie zdawaliśmy sobie sprawy, że pulsowanie CSF w czasie snu istnieje, tymczasem wolne fale w czasie snu NREM prowadzą do oscylacji objętości krwi, skutkujących napływem i odpływem CSF do i z mózgu.
      Naukowcy chcą teraz rozwiązać kolejną zagadkę: w jaki sposób fale mózgowe, przepływ krwi i CSF są ze sobą tak idealnie skoordynowane? Widzimy, że zmiana neuronalna zawsze występuje pierwsza, później ma miejsce odpływ krwi, a po niej napływ CSF do głowy. Niewykluczone, że gdy neurony się wyciszają, nie potrzebują tyle tlenu, dlatego krew odpływa z tego obszaru. Ponieważ ciśnienie w mózgu spada, szybko napływa CSF, by potrzymać je na bezpiecznym poziomie. To jednak tylko jedna z możliwości. Jaki jest związek przyczynowo-skutkowy? Czy w ogóle jedno z tych zjawisk powoduje inne? A może istnieje inny czynnik, który napędza je wszystkie?
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dopamina, serotonina, adrenalina... Od ich właściwych proporcji zależy płynne funkcjonowanie ludzkiego mózgu. Zaburzenia oznaczają choroby. Dlatego tak ważne jest, by umieć wykrywać takie zaburzenia jak najwcześniej. Zanim jeszcze pojawią się widoczne objawy. Można to będzie robić szybko, prosto i tanio, dzięki pracy zespołu pod kierunkiem prof. Martina Jönsson-Niedziółki z IChF PAN.
      Dążymy do tego, żeby wykrywać neuroprzekaźniki w jak najniższych stężeniach i bez dodatkowego przygotowania próbki - opowiada autorka pracy opublikowanej w Analytical Chemistry, mgr Magdalena Kundys-Siedlecka. W pracy, którą właśnie opublikowaliśmy, udowodniłam, że w mysim serum (czyli krwi bez czerwonych krwinek) potrafię wykryć serotoninę w stężeniu tak niskim, jakie można znaleźć fizjologicznie.
      Serotonina bywa nazywana hormonem szczęścia, zasadne wydało się zatem pytanie, czy chodziło o stężenie u myszy szczęśliwych czy nieszczęśliwych?
      Wydaje mi się, że badane przez nas myszy były takie... zwyczajne – uśmiecha się szef pracowni, prof. Martin Jönsson-Niedziółka - ani szczęśliwe, ani nieszczęśliwe, a poziom serotoniny u nich statystycznie wyrównany.
      A skąd w ogóle pomysł na taką metodę? Po pierwsze - chcieliśmy wykrywać wiele neuroprzekaźników równocześnie, w tej samej próbce - tłumaczy Magdalena Kundys. Po drugie – w niskich, fizjologicznych stężeniach, co pozwoliłoby wcześnie wykryć ewentualną chorobę. Po trzecie – w jak najmniej przetworzonej próbce: pobrać krew, ślinę, albo np. płyn mózgowo-rdzeniowy i bez dodatkowych przygotowań te neuroprzekaźniki tam ujawnić.
      Mówi się np., że choroba Alzheimera jest wywoływana przez niedobór dopaminy w konkretnych rejonach mózgu, ale w rzeczywistości mechanizmy chorobowe są dużo bardziej skomplikowane. Zwykle nie decyduje nadmiar lub niedobór tylko jednego neuroprzekaźnika, lecz raczej niewłaściwa ich mieszanina. Jeśli uda się dowiedzieć, jakie są stężenia różnych związków w jednej próbce, pobranej w tym samym momencie, z tego samego miejsca, można o wiele precyzyjniej wypowiadać się o tym, co tak naprawdę jest przyczyną takich czy innych objawów chorobowych.
      Jak naszym naukowcom udało się tego dokonać? Kluczem jest wirowanie próbki na elektrodzie. Dzięki temu wymuszany jest szybszy transport masy. Zwiększamy wielokrotnie wydajność reakcji i przyspieszamy pomiar - chwali się mgr Kundys-Siedlecka. Limit detekcji jest ekstremalnie niski. Jesteśmy przy tym w stanie wykryć wszystkie neuroprzekaźniki, które są elektrochemicznie aktywne, czyli podlegają procesom utleniania i redukcji. Ja pokazuję, jak jednocześnie oznaczać dwa z nich: dopaminę i serotoninę. Muszę dodać, że dopaminę identyfikujemy bez pudła, choć jest bardzo podobna do innych: adrenaliny, noradrenaliny i jeszcze paru katecholamin - uśmiecha się badaczka.
      Można by porównać te działania do szukania trawy w trawie. Próbka jest wielką łąką, a my chcemy na niej znaleźć, powiedzmy, kłosownicę wśród turówki. I to się udaje! To możliwe tylko dzięki dobrze zmodyfikowanym elektrodom, które odseparowują sygnały od różnych neuroprzekaźników.
      Oczywiście pomiar we krwi pozwala tylko na bardzo przybliżone określenie stężeń. Przecież wiadomo, że neuroprzekaźniki są wydzielane w różnych obszarach mózgu, a także poza mózgiem. Np. jeśli dany neuroprzekaźnik jest wydzielany w nerkach, to jego stężenie w moczu będzie inne niż we krwi czy łzach.
      W kolejnym etapie badań chcielibyśmy sprawdzić, czy nasza metoda tak samo precyzyjnie wykrywa neuroprzekaźniki we krwi człowieka, jak robi to u myszy - opowiada badaczka. Jeśli to się potwierdzi, będzie można pobierać od pacjenta mniej krwi –wystarczy praktycznie kropla (70 mikrolitrów), by oznaczyć wiele takich substancji, a dążymy do tego, by wykrywać jeszcze niższe stężenia, co dawałoby możliwość oznaczania np. dopaminy w płynach innych niż krew, takich, które w ogóle nie bolą przy pobieraniu.
      Serotoninę umiemy już wykrywać w stężeniach podobnych do ludzkich - precyzuje prof. Jönsson-Niedziółka. Z dopaminą – najciekawszym z neuroprzekaźników – jeszcze się nam nie udaje, a inne mają tak niskie stężenia, że potrzebujemy modyfikacji powierzchni elektrodowej, a zapewne i całej metody, żeby z dużym prawdopodobieństwem powiedzieć, że wykrywamy je w nieprzygotowanej próbce. Wiemy natomiast, że przy wyższych stężeniach umiemy już odseparować sygnały serotoniny i dopaminy w tej samej próbce.
      Nasza metoda to dwie korzyści dla każdego szpitala, który zechce ją zastosować: po pierwsze, czas – w przypadku serotoniny to najszybsza znana metoda wykrywania, od pobrania do wyniku upływa mniej niż godzina; no, chyba że próbkę trzeba przewieźć” – precyzuje profesor. „Po drugie, koszt – metoda jest tania, a sprzęt może obsługiwać technik laborant po krótkim przeszkoleniu.
      Wymagana jest głównie cierpliwość – uśmiecha się mgr Kundys-Siedlecka. Pozostaje czekać, aż efekty badań zespołu IChF PAN trafią pod szpitalne strzechy, pomogą poznać mechanizmy rozwoju takich chorób, jak depresja czy alzheimer i usprawnią ich leczenie.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...