華盛頓大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)明了一種簡單的方法來提高醫(yī)學(xué)診斷測試的準(zhǔn)確性。通過在檢測的關(guān)鍵步驟添加多巴胺,多巴胺是一種首先從貝類中分離的物質(zhì),該團(tuán)隊可以將常見的生物檢測的靈敏度提高100到1,000倍。
即使這些“生物標(biāo)志物”的存在水平遠(yuǎn)低于今天標(biāo)準(zhǔn)測試的檢測閾值,高靈敏性的測試也將使科學(xué)家們能夠識別病原體,疾病和特定的細(xì)胞蛋白質(zhì)。初步結(jié)果顯示,聚多巴胺提高了針對HIV,Zika病毒和特定蛋白質(zhì)測試的準(zhǔn)確性和分辨率。
華盛頓大學(xué)生物工程系的Gao教授指出:常見的生物測定是實驗室實驗和醫(yī)學(xué)測試的核心工作。通過提高這些測試的靈敏度,我們可以在疾病或病癥的早期進(jìn)行更準(zhǔn)確的醫(yī)學(xué)診斷,并且在研究過程中實現(xiàn)更多的確定性和更少的浪費。
Gao教授領(lǐng)導(dǎo)該研究,他們將實驗成果發(fā)表在“自然生物醫(yī)學(xué)工程”雜志,將該技術(shù)簡稱為EASE。
EASE的重點是在關(guān)鍵操作步驟中添加兩種生化成分,多巴胺和HRP。HRP是用于加速生物醫(yī)學(xué)研究中反應(yīng)速率的常用蛋白酶。 Gao教授和他的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)HRP可以將多巴胺分子連接在一起形成聚合物鏈-聚多巴胺。聚多巴胺又可以積累在反應(yīng)容器的表面上,如小培養(yǎng)皿。聚多巴胺的存在使科學(xué)家可以繼續(xù)其傳統(tǒng)操作,而測試靈敏度顯著提高。Gao教授希望這個簡單的改變意味著科學(xué)家和醫(yī)療專業(yè)人員可以輕松地將EASE納入其常規(guī)做法和程序。
Gao教授說:“科學(xué)家一直在努力提高這些常見測試的準(zhǔn)確性,但解決方案通常涉及全新的操作或昂貴的設(shè)備??梢岳斫?,研究人員可能不愿意投資不熟悉的操作或昂貴的新設(shè)備。而EASE是一種簡單的補(bǔ)充,就像軟件升級,而不是改變您的操作系統(tǒng)。
這些檢測包括一些最常見的醫(yī)學(xué)和實驗室測試,如ELISA,微陣列,F(xiàn)ISH和免疫組織化學(xué)成像。這些測定中的一些已經(jīng)使用了幾十年,以幫助醫(yī)院和醫(yī)生通過觀察患者的血液,其他體液或細(xì)胞來檢測疾病或其他狀況的特征。根據(jù)測試,這些指標(biāo)可能是細(xì)菌或病毒的碎片,化學(xué)物質(zhì),白細(xì)胞產(chǎn)生的抗體,激素或甚至DNA片段。
Gao教授指出:但如果這些化合物的含量極低,傳統(tǒng)測試可能會檢測不到,并輸出不準(zhǔn)確的醫(yī)療信息。通過提高測試的靈敏度,EASE降低了不確定性,甚至增加了這些測試可以提供的信息量。例如,該團(tuán)隊使用EASE來檢測Zika病毒在靈長類動物胎盤組織中的存在情況。EASE大大提高了測試的靈敏度,他們能夠看到胎盤內(nèi)哪些類型的細(xì)胞被Zika感染。
Gao教授和他的團(tuán)隊最初并沒有解決這個問題。聚多巴胺最初是從貝類中分離出來的,研究人員已經(jīng)知道該物質(zhì)可以與蛋白質(zhì)反應(yīng)。但是,他們想要得到聚多巴胺需要一個被動的,耗時的操作。該研究的主要作者Li注意到HRP可以與多巴胺反應(yīng)形成聚多巴胺,而且這種方法比現(xiàn)有的方法要快得多。Li是華盛頓大學(xué)材料科學(xué)和工程博士生。
科學(xué)家們不完全理解為什么添加聚多巴胺會提高這些生物檢測的靈敏度,也許未來的研究可以闡明這一機(jī)制。但是Gao教授的重點是將EASE應(yīng)用于更多的診斷測試。