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Nano test sensibile per attacchi di cuore, Alzheimer
Un rilevatore di DNA e proteine ultrasensibile, che dovrebbe essere ampiamente disponibile entro la fine dell'anno, potrebbe salvare vite rilevando precocemente malattie genetiche e infettive, prima che diventino mortali o si diffondano. Il suo costo relativamente basso e la sua semplicità renderanno i test diagnostici che oggi possono essere eseguiti solo in laboratori specializzati disponibili presso gli ospedali locali. Inoltre, essendo estremamente sensibile, potrebbe rilevare segni di malattie invisibili agli strumenti attuali.
Il rilevatore di DNA e proteine di Nanosphere potrebbe rendere i test per malattie genetiche e agenti patogeni specifici, inclusi agenti bioterroristici, di routine come i comuni esami del sangue. (Foto e diapositive per gentile concessione di Nanosphere, Northbrook, IL.)
Il dispositivo, che è stato sviluppato da Nanosfera , Northbrook, IL, sulla base di una ricerca di Chad Mirkin , professore di chimica alla Northwestern University, è già utilizzato in diversi laboratori di ricerca ed è in attesa dell'approvazione della Food and Drug Administration prima di entrare nell'uso generale.
[ Fare clic qui per le illustrazioni del processo utilizzato dalla proteina Nanosphere e dal rilevatore di DNA.]
Nella sua prima applicazione, il rilevatore a base di nanoparticelle d'oro dirà ai medici se i pazienti hanno un tratto genetico che li rende suscettibili di sviluppare coaguli di sangue durante l'intervento chirurgico, aiutando i medici a prevenire gli ictus. Poco dopo, in attesa dei risultati degli studi clinici in corso, potrebbe diagnosticare malattie cardiache non rilevate in precedenza e aiutare i ricercatori a diagnosticare e sviluppare trattamenti per l'Alzheimer rilevando livelli di proteine rivelatrici nel sangue a concentrazioni non rilevabili da qualsiasi altra tecnologia, afferma Bill Moffitt, CEO di Nanosfera.
Ogni anno 100.000 pazienti che lamentano sintomi simili a un attacco di cuore vengono mandati a casa senza cure perché i metodi attuali non sono in grado di diagnosticare alcuni attacchi di cuore, afferma Moffitt. Di queste persone, il 20% muore entro un mese, dice. E il resto ha un rischio molto maggiore di morire di infarto nel prossimo anno. Moffitt afferma che rilevando concentrazioni mille volte inferiori rispetto ai metodi attuali di una proteina rilasciata nel corpo durante un attacco di cuore, la tecnologia Nanosphere può aiutare i medici a diagnosticare e curare questi attacchi.
Moffitt afferma che la tecnologia è già stata utilizzata per rilevare in un campione di sangue una proteina che si ritiene sia associata all'Alzheimer in fase iniziale nel sangue. Se questo marker si rivelasse indicativo del percorso dell'Alzheimer, allora avremo sviluppato un semplice esame del sangue per l'Alzheimer, dice. E, secondo lui, dovrebbero saperlo in un modo o nell'altro entro due anni.
Sebbene non esista ancora alcun trattamento per l'Alzheimer, uno strumento diagnostico definitivo potrebbe essere utilizzato per escludere la malattia nelle persone che presentano sintomi di demenza causati da altri fattori. Forse ancora più importante, una tale capacità diagnostica renderebbe possibile sviluppare e testare nuovi farmaci per l'Alzheimer, dice Moffitt.
Per rilevare il DNA, i chimici rivestono le nanoparticelle d'oro con più filamenti di DNA complementari alla sequenza di DNA bersaglio. Una volta che queste nanoparticelle si legano al DNA bersaglio, vengono catturate su un microarray che è stato anche decorato con filamenti complementari di DNA. Quando la luce passa attraverso l'array, viene dispersa dalle particelle, creando uno schema che può essere catturato con un sensore della fotocamera digitale. Variando la posizione e la densità del DNA sull'array, i ricercatori possono determinare la concentrazione del DNA in un campione, nonché cercare più marcatori genetici con un test.
Il rilevamento delle proteine richiede un passaggio aggiuntivo, poiché i filamenti di DNA non si legheranno in modo specifico alle proteine. Al posto del DNA, gli scienziati di Nanosphere usano anticorpi per catturare una proteina bersaglio. Attaccano questi anticorpi a sfere magnetiche, che estraggono la proteina da un campione di sangue utilizzando un campo magnetico. Inoltre attaccano gli anticorpi alle nanoparticelle d'oro, facendo sì che queste particelle si attacchino alla proteina. Come con il metodo di rilevamento del DNA, queste particelle d'oro portano filamenti di DNA, ma qui questi filamenti agiscono non come collegamenti alla proteina bersaglio, ma come etichette - centinaia per ogni proteina. Questo DNA può quindi essere facilmente rilevato con lo stesso metodo di rilevamento di microarray.
Mirkin afferma che la tecnologia Nanosphere è di ordini di grandezza più sensibile di altre tecniche di rilevamento, oltre che veloce e precisa. Inoltre, la tecnologia rileva direttamente il DNA o le proteine, non richiede la preparazione costosa e dispendiosa in termini di tempo dei campioni di sangue e può testare più bersagli contemporaneamente. Cambierà completamente il modo in cui il mondo guarda alla diagnostica, dice. Sono molto fiducioso che vedremo uscire molti nuovi strumenti diagnostici da questo.