나노 입자로 간단한 소변 검사로 세균성 폐렴을 진단 할 수 있습니다.

매년 미국에서 약 5 만 명이 사망하는 호흡기 질환 인 폐렴은 박테리아와 바이러스를 포함한 여러 미생물에 의해 발생할 수 있습니다. 폐렴의 신속한 검출은 효과적인 치료법, 특히 병원에서 더 심각한 경우가 종종 발생하는 경우에 중요합니다. 그러나 현재 진단 방법은 결정적인 결과를 반환하는 데 며칠이 걸리므로 의사가 올바른 치료를 처방하기가 더 어려워집니다.

MIT 연구진은 진단 속도를 향상시키는 데 사용할 수있는 나노 입자 기반 기술을 개발했다. 이 유형의 센서는 항생제 치료가 감염을 성공적으로 치료했는지 여부를 모니터링하는 데 사용될 수 있다고 Johnee and Dorothy Wilson 건강 과학 및 전기 공학 및 컴퓨터 과학 교수이자 연구의 수석 저자 인 Sangeeta Bhatia는 말합니다.

“환자의 증상이 사라지면 약물이 효과가 있다고 가정합니다. 그러나 환자의 증상이 사라지지 않으면 박테리아가 계속 자라는 지 확인하고 싶을 것입니다. 우리는이 문제를 해결하려고 노력하고있었습니다.”또한 MIT의 Koch 통합 암 연구 연구소 및 의료 공학 및 과학 연구소의 회원 인 Bhatia는 말합니다.

대학원생 콜린 버스 (Colin Buss)와 최근 박사 학위 소지자 인 자이 딥 두 다니 (Jaideep Dudani)는 11 월 29 일 온라인 EBioMedicine 저널에 실렸다 . MIT 선배 인 리드 아카 나 (Reid Akana)와 바 티아 (Bhatia) 연구소의 연구 책임자 인 헤더 플레밍 (Heather Fleming)도이 논문의 저자이다.

신체의 센서

몇 년 전, Bhatia와 그녀의 동료들은 이미 신체에 존재하는 바이오 마커, 특히 다른 단백질을 자르는 프로테아제 (proteases)라는 효소의 신호를 증폭 시키는 진단 접근법 을 개발했습니다 . 인간 게놈은 500 개 이상의 상이한 프로테아제를 암호화하며, 각각의 단백질은 상이한 단백질을 표적으로한다.

연구팀은 암 세포에 의해 발현되는 것과 같은 특정 프로테아제에 의해 절단 될 수있는 펩티드 (짧은 단백질)로 코팅 된 나노 입자를 개발했다. 이들 입자가 체내로 주입 될 때, 존재한다면 종양에 축적되고 프로테아제는 나노 입자로부터 펩티드를 절단한다. 이 펩타이드는 폐기물로 제거되며 간단한 소변 검사로 탐지 할 수 있습니다.

Bhatia는“우리는 효소 활동을 측정하는 것이 신체 내부를 들여다 볼 수있는 새로운 방법이 될 수 있다는 아이디어를 연구하고있다.

최근 연구에서, 그녀는이 접근법이 난소 암의 조기 진단을 가능하게 할 수있는 매우 작은 난소 종양을 포함하여 다른 유형의 암을 탐지하는데 사용될 수 있음을 보여주었습니다 .

그들의 새로운 연구를 위해, 연구자들은 미생물에 의해 생성 된 프로테아제를 탐지함으로써 감염을 진단 할 수있는 가능성을 탐구하고자했습니다. 그들은 폐렴을 유발할 수있는 병원성 슈도모나스 아에 루기 노사 ( Pseudomonas aeruginosa ) 라는 박테리아로 시작했습니다 . 슈도모나스 는 LasA 라 불리는 단백질 분해 효소를 발현 시키므로 연구자들은 LasA에 의해 절단 될 수있는 펩티드를 갖는 나노 입자를 설계했다.

연구원은 또한 감염에 대한 숙주의 면역 반응을 모니터링 할 수있는 두 번째 나노 입자 기반 센서를 개발했습니다. 이 나노 입자는 호중구라고 불리는 면역 세포에 의해 생성되는 엘라 스타 제 (elastase) 라 불리는 단백질 분해 효소에 의해 절단되는 펩티드로 덮여 있습니다.

폐렴이있는 일부 환자의 경우 항생제가 감염을 일으키는 박테리아를 제거하더라도 호중구가 여전히 활동하기 때문에 흉부 X- 선이 여전히 염증을 보일 수 있습니다. 이 두 센서를 함께 사용하면 치료 후 흉부 X- 선이 여전히 염증을 보이는 경우 항생제가 감염을 제거했는지 여부를 알 수 있습니다.

Bhatia는“이 센서는 감염과 염증이 있는지, 염증과 감염이 있는지 여부를 구분하는 데 도움이됩니다. "우리가 논문에서 보여준 것은 올바른 항생제로 치료할 때 감염은 감소하지만 염증은 지속된다는 것입니다."

연구자들은 또한 효과가없는 항생제로 생쥐를 치료하면 박테리아 수준과 염증 수준이 모두 높게 유지되는 것으로 나타났습니다. 이런 종류의 검사는 환자의 증상이 며칠 내에 개선되지 않은 경우 항생제가 효과가 있는지를 밝히는 데 도움이 될 수 있습니다.

많은 감염 진단

이 연구를 위해 연구자들은 나노 입자를 정맥으로 전달했지만 현재는 흡입 가능한 분말 버전을 연구하고있다.

Bhatia는이 접근법을 사용하여 환자에게 세균성 또는 바이러스 성 폐렴이 있는지 여부를 판단 할 수 있으며 이는 의사에게 항생제를 투여해야하는지 여부를 결정하는 데 도움이됩니다. 기침 된 점액에서 세균 배양액을 키우는 결정적인 검사는 며칠이 걸리므로 의사는 환자의 증상과 X- 선 영상을 바탕으로 결정을 내립니다.

보다 포괄적 인 진단을 만들기 위해 Bhatia의 연구실은 폐렴을 유발하는 다른 유형의 박테리아의 프로테아제와 바이러스 또는 박테리아 감염에 대한 반응으로 숙주 면역 시스템이 생성하는 프로테아제와 상호 작용할 수있는 펩타이드를 추가하는 작업을 진행하고 있습니다. 연구원들은 활동적인 형태와 휴면 형태의 결핵을 쉽게 구별 할 수있는 센서를 연구하고있다.

Bhatia와 다른 사람들은 Glympse Bio라는 회사를 시작하여 프로테아제 감지 기술에 라이센스를 부여했으며 현재 인간에서 사용할 수있는 프로테아제 센서를 개발하고 있습니다. 내년에 그들은 간경화를 일으킬 수있는 흉터 조직의 축적 인 간 섬유증을 감지 할 수있는 센서의 1 상 임상 시험을 시작할 계획입니다.