Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy

Rekomendowane odpowiedzi

LIPS (ang. usta) - to akronim nazwy nowoczesnej techniki badawczej, która ma szansę otworzyć nowy rozdział w dziedzinie diagnostyki medycznej. Ze względu na swoją fenomenalną wręcz czułość oraz znikomy odsetek błedów istnieje szansa, że ta nowatorska metoda stanie się w niedalekiej przyszłości standardem stosowanym do wykonania testów, w których wiarygodność wyniku oraz zdolność do wykrycia minimalnych ilości przeciwciał jest kluczowym zadaniem. O szczegółach swojego pomysłu opowiedzieli na łamach czasopisma Biochemical and Biophysical Research Communications jego twórcy, Peter Burbelo i Michael Iadarola.

Pełna nazwa techniki to Luciferase Immunoprecipitation Technology czyli "technologia immunoprecypitacji z użyciem lucyferazy". Lucyferaza to enzym wystepujący u niektórych zwierząt (w tym wypadku użyto jego odmiany pochodzącej od meduzy Renilla reniformis, lecz występuje on także np. u świetlika), który po dodaniu związku zwanego lucyferyną oraz źródła energii chemicznej wytwarza błękitne światło. Z kolei immunoprecypitacja jest to proces, w którym przeciwciała łączą się w wybiórczy sposób z określoną substancją chemiczną obecną w roztworze, a następnie tworzą wraz z nią nierozpuszczalny kompleks. O ile sama immunoprecypitacja nie jest techniką nową (stosowana jest rutynowo np. do testowania grup krwi), o tyle połączenie jej specyficzności z czułością osiągalną dzięki zastosowaniu lucyferazy daje ogromną poprawę jakości wyników.

Jak dokładnie działa LIPS? W celu wykonania badania pobiera się od pacjenta próbkę krwi lub śliny, w której chcemy wykryć przeciwciała oraz zmierzyć ich stężenie. Następnie dodajemy do roztworu tzw. antygen (czyli substancję, na którą określony typ przeciwciał reaguje wiążąc ją ze sobą), który dzięki technikom inżynierii genetycznej połączony jest z cząsteczką lucyferazy. W tym momencie przeciwciała, o ile są obecne w próbce, zaczynają wiązać antygen i powodować wspomnianą wcześniej immunoprecypitację. Razem z antygenem z roztworu wytrąca się, oczywiście, związana z nim lucyferaza. Następnie całą objętość próbki przepłukuje się tak, aby usunąć wszystkie cząsteczki niezwiązane z przeciwciałami, tzn. wciąż unoszące się w roztworze (wytrącony osad wciąż pozostaje na dnie naczynia). Na samym końcu do pozostałego kompleksu dodaje się lucyferynę oraz źródło energii (pod postacią związku zwanego ATP) i odczytuje się jasność powstającego światła.

Oprócz niezwykłej czułości LIPS posiada jeszcze jedną zaletę, zwaną liniowością. Oznacza to, że można precyzyjnie określić wynik w bardzo szerokiej skali, od bardzo niskich do bardzo wysokich stężeń. Przykładowo: stosowane dziś rutynowo techniki potrafią dać wiarygodny wynik w zakresie od 5000 do 15000 jednostek, tymczasem testy oparte o zastosowanie lucyferazy dają wynik w zakresie od zera aż do około miliona, a niejednokrotnie nawet więcej, jednostek.

Największą wadą metody jest stosunkowo skomplikowany proces produkcji antygenów powiązanych z lucyferazą - można jednak liczyć, że w przypadku upowszechnienia się nowej techniki powstanie szeroki zakres odczynników niezbędnych do przeprowadzania testów w poszukiwaniu wielu różnych przeciwciał.

Potencjalne zastosowania dla techniki, opracowanej na Uniwersytecie Georgetown przez dr. Petera Burbelo we współpracy z amerykańskim Narodowym Instytutem Zdrowia (NIH), są ogromne. Dzięki niezwykłej czułości testu możliwe będzie np. wykrywanie śladów infekcji wirusowej (w odpowiedzi na zakażenie pojawiają się w osoczu krwi przeciwciała), monitorowanie przebiegu chorób związanych z nieprawidłowym funkcjonowaniem układu odpornościowego (np. stwardnienia rozsianego lub reumatoidalnego zapalenia stawów), a dzięki ewentualnej modyfikacji metody - także różnorodne inne testy w poszukiwaniu ściśle określonych substancji w dowolnego rodzaju próbce.

Dotychczas badacze skupili się na udoskonaleniu LIPS na potrzeby diagnostyki w tzw. zespole Stiffa-Persona, ciężkim schorzeniu neurologicznym wynikającym z tzw. autoagresji, czyli niepożądanej reakcji układu immunologicznego na własne tkanki. Sami przyznają jednak, że w ramach eksperymentu wytworzyli odczynniki do wykrywania śladów dwudziestu trzech innych chorób. Jak mówi dr Burbelo, Teraz musimy tylko zebrać odpowiednią ilość danych i, miejmy nadzieję, przekształcić je w konkretne wyniki.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Zespół z Mayo Clinic nauczył układ immunologiczny myszy zwalczania czerniaka złośliwego. Do spokrewnionego z wirusem wścieklizny wirusa pęcherzykowatego zapalenia jamy ustnej wprowadzono DNA pobrane z ludzkich komórek czerniaka. Dzięki temu szereg genów można było wprowadzić bezpośrednio do guza. Na wczesnym etapie badań w mniej niż 3 miesiące z minimalnymi skutkami ubocznymi wyleczono 60% gryzoni.
      Sądzimy, że ta technika pozwoli nam zidentyfikować całkowicie nowy zestaw genów, które kodują antygeny ważne dla stymulowania układu odpornościowego, tak aby odrzucił on nowotwór. [...] Zauważyliśmy, że by odrzucenie guza było najskuteczniejsze, u myszy kilka białek musi ulegać jednoczesnej ekspresji - tłumaczy dr Richard Vile.
      Wierzę, że uda nam się stworzyć eksperymentalne szczepionki, dzięki którym po kolei wyeliminujemy wszystkie nowotwory. Szczepiąc przeciwko wielu białkom naraz, mamy nadzieję leczyć guzy pierwotne i chronić przed wznową.
      Szczepionki powstające w ramach nurtu immunoterapii nowotworowej bazują na spostrzeżeniu, że guzy przystosowują się do powtarzalnych ataków układu odpornościowego, zmniejszając liczbę antygenów na powierzchni komórek. Przez to układowi odpornościowemu trudniej jest je rozpoznać. O ile jednak nowotwory mogą się nauczyć ukrywać przed zwykłym układem odpornościowym, o tyle nie są w stanie uciec przed układem immunologicznym wytrenowanym przez zmodyfikowany genetycznie wirus pęcherzykowatego zapalenia jamy ustnej.
      Nikt nie wie, ile antygenów układ odpornościowy widzi na powierzchni komórek nowotworowych. Doprowadzając do ekspresji wszystkich białek w wysoce immunogennych wirusach, zwiększamy ich widoczność dla systemu odpornościowego - wyjaśnia dr Vile.
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Błękitne rozbłyski to rodzaj bioluminescencji związanej z bruzdnicami. Biologom po raz pierwszy udało się opisać mechanizm tego zjawiska, które można obecnie obserwować w wodach przybrzeżnych Kalifornii.
      J. Woodland Hastings, jeden z członków zespołu badawczego i główny autor artykułu, który ukazał się w Proceedings of the National Academy of Sciences, już niemal 40 lat temu przekonywał, że u bruzdnic muszą występować bramkowane napięciem kanały protonowe. Jednak dopiero Susan Smith z Emory School of Medicine, Thomas DeCoursey z Rush University Medical Center i inni zdołali potwierdzić, że tak jest, identyfikując i testując u glonów geny, które przypominają geny kanałów zbadane wcześniej u ludzi, myszy oraz osłonic.
      Wg naukowców, świecenie pojawia się w wyniku następującego ciągu zdarzeń. Mechaniczne drażnienie przez wodę generuje impulsy elektryczne przepływające wokół wypełnionej protonami wakuoli (wodniczki). Impulsy doprowadzają do otwarcia bramkowanych napięciem kanałów protonowych, które łączą wakuolę z kieszeniami w błonie tych struktur komórkowych - scyntylonami. Protony docierające do scyntylonów aktywują tam lucyferazę (lucyferaza to enzym występujący u niektórych zwierząt, który po dodaniu związku zwanego lucyferyną oraz źródła energii chemicznej wytwarza błękitne światło). Stąd świecenie w czasie zakwitów bruzdnic.
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Od jakiegoś czasu poszukuje się związków chemicznych wspomagających obrazowanie, które sprawdziłyby się w ramach monitoringu pacjentów zażywających heparynę, czyli lek zapobiegający krzepnięciu krwi. Wg Włochów, do tego celu świetnie nadaje się lucyferaza - enzym odpowiadający za świecenie robaczków świętojańskich (Bioconjugate Chemistry).
      Zespół Bruce'a Branchiniego wskazywał na potrzebę wynalezienia takich związków wspomagających obrazowanie, które emitowałyby promieniowanie w bliskiej podczerwieni. Głębiej penetruje ono tkankę, pozwalając lekarzom wykryć białka zaangażowane w krzepnięcie.
      Podczas testów naukowcy połączyli proteinę pozyskiwaną z lucyferazy świetlików z gatunku Photinis pyralis ze specjalnym fluorescencyjnym barwnikiem. Umożliwia on białku emitowanie promieniowania w bliskiej podczerwieni. Okazało się, że pozwala to wykryć niewielkie ilości aktywnego czynnika X (Xa). Inhibitory tego związku wykorzystuje się w zapobieganiu zdarzeniom zakrzepowo-zatorowym. Czynnik Xa bierze udział m.in. w aktywacji VIII czynnika krzepnięcia.
      Bioluminescencja i rezonansowe przeniesienie energii wzbudzenia bioluminescencji (ang. bioluminescence resonance energy transfer, BRET) to dwa naturalnie występujące zjawiska emisji promieniowania, które wykorzystano do różnych celów, np. obrazowania in vivo. Kluczowym elementem takich aplikacji jest lucyferaza, dająca żółtozielone światło. Opisywane technologie można ulepszyć, bazując na potencjale promienowania w bliskiej podczerwieni (nIR). Włosi zademonstrowali, że da się uzyskać emisję spektralną z maksimami 705 i 783 nm, wiążąc kowalencyjnie wariant lucyferazy z fluorescencyjnym barwnikami nIR.
      Akademicy zwracają uwagę na znaczenie wybiórczego znakowania fluorescencyjnymi barwnikami i skuteczność zapewnianą przez proces międzycząsteczkowego BRET. Włochom udało się też skonstruować wspomniane już wcześniej biotynylowane (oznakowane) białko fuzujące, czyli zlewające się, które emitowało promieniowanie w podczerwieni. Nowy materiał unieruchomiono na podłożu/macierzy zawierającej streptoawidynę - stosowaną w biotechnologii do oczyszczania białek - pokazując, że rozwiązanie można by uwzględnić w obrazowaniu z wykorzystaniem receptorów. To samo białko zastosowano do określenia aktywności czynnika Xa przy fizjologicznych stężeniach we krwi.
      W badanym układzie emisja w podczerwieni była możliwa tylko w sytuacji, kiedy cząsteczka lucyferazy była ściśle powiązana z barwnikiem fluorescencyjnym. Autorzy studium wykorzystali to zjawisko i połączyli obie te molekuły za pomocą krótkiego łańcucha aminokwasowego podatnego na trawienie przez czynnik Xa. W tej sytuacji aktywacja czynnika X powodowała nie tylko powstawanie skrzepu, ale też rozpad kompleksu lucyferazy z fluorochromem i tym samym spadek emisji nIR w próbce. Dokładny pomiar tempa tego zaniku pozwolił tym samym na ustalenie aktywności enzymatycznej czynnika Xa.
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Choć niektóre eksperymentalne szczepionki przeciw wirusowi HIV pozwalają na wytworzenie znacznej ilości przeciwciał, ich skuteczność jest znikoma. Przyczyna tego zjawiska pozostawała nieznana, lecz teraz, dzięki badaniom przeprowadzonym przez badaczy z Kalifornijskiego Instytutu Technologii (Caltech) zidentyfikowano możliwy mechanizm odpowiedzialny za słabe działanie leków.
      Zdaniem naukowców z Caltech, przyczyną niepowodzeń jest budowa przeciwciał wytwarzanych przez nasze organizmy. Cząsteczki te są najprawdopodobniej zbyt małe, by skutecznie zneutralizować wirusa i uniemożliwić mu skuteczne zakażenie komórek.
      Typowa cząsteczka przeciwciała przypomina swoim kształtem literę Y. Dwa końce molekuły, oddalone od siebie o ok. 15 nm, odpowiadają za wiązanie antygenów (czyli np. białek wirusowych), zaś trzeci odpowiada za aktywację kolejnych etapów odpowiedzi immunologicznej. Należy przy tym zaznaczyć, że aktywacja reakcji odpornościowej jest znacznie silniejsza po związaniu antygenu przez oba odpowiedzialne za to fragmenty, niż wtedy, gdy uda się to tylko jednemu z nich.
      W toku ewolucji HIV przybrał unikalną budowę. Na powierzchni pojedynczej cząstki wirusowej znajduje się zaledwie 15 kompleksów białkowych wysuniętych na tyle daleko, by możliwe było jej związanie przez przeciwciała (dla porównania, wirus grypy ma takich cząsteczek ok. 400). Oznacza to, że są one oddalone od siebie tak bardzo, że pojedyncze przeciwciało nie jest w stanie związać dwóch molekuł naraz. 
      Prof. David Baltimore, laureat Nagrody Nobla za badania nad wirusami, ocenia uzyskane rezultaty: reakcja na to noworozpoznane wyzwanie będzie trudna, ponieważ zidentyfikowano nieodłączne ograniczenie efektywności praktycznie wszystkich naturalnych przeciwciał skierowanych przeciwko HIV. Bez wątpienia jest to bardzo istotna informacja dla badaczy pracujących nad opracowaniem skutecznej szczepionki chroniącej przed tym niezwykle groźnym patogenem.
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Leczenie nowotworów z wykorzystaniem sił układu odpornościowego pacjenta jest jedną z najbardziej obiecujących form terapii, lecz jej wdrażanie rzadko przynosi oczekiwane efekty. Najnowszym pomysłem na zwiększenie intensywności odpowiedzi immunologicznej jest niewielki implant, którego zadaniem jest wabienie i aktywacja komórek zdolnych do uruchomienia reakcji immunologicznej przeciwko chorobie.
      Choć komórki nowotworowe wyraźnie różnią się od otaczającej tkanki, zwykle unikają "namierzenia" i zniszczenia przez układ immunologiczny. Mimo to, w niektórych przypadkach organizm chorego "budzi się" i dostrzega wroga, którego wcześniej pomijał. Stąd właśnie wziął się pomysł tzw. immunoterapii, czyli stymulacji komórek odpornościowych do działania. Zespół badaczy z Uniwersytetu Harvarda twierdzi, iż opracował wynalazek zdolny do skutecznego uruchomienia pożądanej reakcji organizmu.
      Pomysł naukowców, kierowanych przez Davida J. Mooneya, opiera się na wykorzystaniu aktywności komórek dendrytycznych (ang. dendritic cells - DC). Ta populacja komórek charakteryzuje się wyjątkowo silnie rozwiniętą zdolnością do tzw. prezentacji antygenów, czyli pochłaniania fragmentów komórek, które wydają się "podejrzane", i sygnalizowania innym elementom układu immunologicznego, iż wykryte białka są "godne uwagi" i należy je zniszczyć. 
      Gdy tylko współpracujące komórki wykryją sygnał, aktywują się i rozpoczynają zmasowany atak na obce ciało. Problem polega jednak na tym, że terapie stymulujące ten proces wymagają zwykle pobrania DC od pacjenta i ich stymulacji poza jego organizmem, a następnie ich ponownego wszczepienia, co wiąże się z wysoką śmiertelnością komórek. Wynalazek zaprezentowany przez badaczy z Uniwersytetu Harvarda eliminuje ten problem, gdyż cały proces zachodzi z jego pomocą... we wnętrzu organizmu.
      Opracowany implant zbudowany jest z materiału używanego m.in. do produkcji rozpuszczalnych szwów chirurgicznych. Uformowano go do kształtu porowatej kostki i nasycono trzema rodzajami substancji. Pierwsza z nich to GM-CSF - drobne białko, należące do tzw. cytokin, wabiące DC i stymulujące ich namnażanie. Oprócz tego materiał został nasycony sekwencjami DNA charakterystycznymi dla bakterii, które miały posłużyć jako sygnał symulujący stan zagrożenia infekcją, oraz fragmentami komórek nowotworowych, pełniących funkcję wzorca ciała obcego mającego stać się celem ataku.
      Przeprowadzone testy wykazały, że myszy, którym wszczepiono implant, a następnie wyjątkowo agresywne komórki nowotworowe, przeżywały aż w 90% przypadków. Dla porównania, gryzonie, którym podano "pusty" implant (tzn. samą matrycę nienasyconą którymkolwiek ze składników stymulujących odpowiedź), trzeba było ze wzgledów humanitarnych uśmiercić po zaledwie trzech tygodniach od wszczepienia komórek nowotworowych. 
      Jak twierdzą autorzy wynalazku, jego zastosowanie nie musi ograniczać się do leczenia nowotworów. Wspominają m.in. o wykorzystaniu go do osiągnięcia odwrotnej reakcji, czyli ograniczenia aktywności DC w celu leczenia chorób autoimmunizacyjnych, czyli takich, w których organizm rozpoczyna atak na własne tkanki. Do schorzeń takich należy m.in. stwardnienie rozsiane oraz reumatoidalne zapalenie stawów. Niestety, zanim zostaną uruchomione testy na ludziach oraz procedura dopuszczenia implantu do użycia, minie prawdopodobnie co najmniej kilka lat.
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...