新型生物传感器可测量癌症、关节炎和器官移植患者中的有毒药物

新型生物传感器可测量癌症、关节炎和器官移植患者中的有毒药物

研究人员距离改变价值700亿美元的全球诊断行业又近了一步，新的设计生物传感器可以"打开"对癌症、关节炎和器官移植治疗中使用的药物的颜色或电反应。

来自CSIRO-QUT合成生物学联盟的研究人员已经证明了他们与美国克拉克森大学和昆士兰病理学合作构建小分子生物传感器的模块化方法-旨在捕获所选生物标志物并产生可测量反应的人造蛋白质。

在两项单独的研究中，生物传感器被调整为准确测量免疫抑制剂药物环孢菌素A，他克莫司和雷帕霉素以及抗癌药物甲氨蝶呤，这需要密切监测以减少毒性和器官损伤。

首席研究员KirillAlexandrov教授表示，蛋白质生物传感器有可能通过在更便宜的实验室设备和新的护理点设备上进行复杂的测试来扩大患者护理。

"蛋白质是价值700亿美元的全球诊断市场的核心，该市场严重依赖中央实验室处理，"亚历山德罗夫教授说。

"我们的生物传感器技术将在不太复杂的设备上进行治疗药物监测等测试，您更有可能在小型，区域或远程实验室和医院中找到这些设备。

未来的测试可能还需要更小的生物样本，研究人员证明生物传感器可以准确地测量一微升血液样本中的环孢菌素A水平。

"随着进一步的发展，生物传感器技术可能导致指尖测试，有可能在标准咨询期间为医生提供3-5分钟内的患者结果，"亚历山德罗夫教授说。

亚历山德罗夫教授说，蛋白质的复杂性和脆弱性使得蛋白质生物传感器的构建和使用变得困难，但模块化设计有助于缓解这个问题，并且可以适应潜在的靶向任何小分子-而不仅仅是治疗药物。

他说，这些新蛋白质是由工程细菌产生的，使用重组DNA技术进行改变，以产生为识别特定药物而量身定制的人工开关分子。

"蛋白质生物传感器被'关闭'——就像一个缺少一块的电路。只有血液或唾液等人体液体中的目标生化才能完成电路并'打开'与检测到的生物标志物量成比例的信号，"他说。

当激活时，不同的蛋白质生物传感器产生基于色调的读数的颜色变化或电化学电流。

亚历山德罗夫教授说，该团队使用常见的血糖仪技术进行了应用实验，以开发一种廉价，便携且准确的设备。

"激活的电化学生物传感器分解葡萄糖并产生电子作为副产物，产生与捕获的目标分子量成比例的电流，"他说。

"克拉克森团队还展示了多重检测这项技术的可行性，以同时检测两种不同的生物标志物。

尽管实验取得了成功，但亚历山德罗夫教授表示，血糖仪技术是特定于用途的，研究人员需要重新设计设备和制造工艺，以用于新的临床用途。

"在构建医疗设备时，有大量的参数需要协调。这是非常困难的，这就是为什么新的诊断技术进入市场的速度非常缓慢，"他说。

Alexandrov教授来自QUT基因组学和个性化健康中心，QUT农业和生物经济中心以及QUT科学学院。他说，未来的研究将集中在蛋白质生物传感器的稳定性、灵敏度和可制造性上。

AngewandteChemie（2021年10月11日）和NatureCommunications（2021年12月8日）最近发表了验证不同生物传感器设计的研究。