Essere in grado di monitorare la concentrazione del farmaco nel sangue di un paziente è un aspetto importante di qualsiasi trattamento farmaceutico. Però, ciò richiede attrezzature e strutture che spesso mancano all'assistenza sanitaria sul campo nei paesi in via di sviluppo, ma inibisce anche la qualità della vita dei pazienti altrove. scienziati dell'EPFL, lavorando attraverso la loro startup LUCENTIX, hanno ora sviluppato un biosensore legato all'anticorpo in grado di monitorare la concentrazione del farmaco nel sangue cambiandone il colore. Il biosensore è incorporato in un sistema completo che può essere utilizzato sul campo o dai pazienti a casa. La scienza dietro di esso è pubblicata in Angewandte Chemie .

Il laboratorio di Kai Johnsson all'EPFL è noto per lo sviluppo di biosensori, e la ricerca ha dato vita alla startup LUCENTIX, che ha sviluppato un biosensore che consente ai pazienti di misurare facilmente le concentrazioni di farmaci nel loro sistema senza bisogno di complessi sistemi di laboratorio.

Il biosensore è una molecola composta da tre componenti:Primo, una proteina che può legare il farmaco da monitorare. Secondo, l'enzima luciferasi che produce luce. E terzo, una molecola "tagging" chiamata SNAP-tag, che trasporta un ligando fluorescente che la proteina (il primo componente) riconosce e lega quando non è presente alcun farmaco. Ciò provoca una reazione tra la luciferasi e la molecola fluorescente chiamata "trasferimento di energia per risonanza bioluminescente" (BRET), che produce una luce rossa.

La recente innovazione, condotto dal postdoc Lin Xue, comporta la sostituzione della proteina legante del biosensore con parte di un anticorpo sviluppato contro il farmaco bersaglio. Quando il biosensore rileva e lega il farmaco nel sangue o nella saliva del paziente, l'anticorpo "preferisce" legare questo piuttosto che il ligando fluorescente del tag SNAP. Quando il ligando viene spostato, la reazione BRET viene progressivamente interrotta, e ora emette una luce blu.

Gli anticorpi sono naturalmente in grado di identificare e legare molecole estranee, trasformando il nostro sistema immunitario contro potenziali infezioni. Inoltre, generare anticorpi in grado di identificare in modo specifico piccole molecole come i farmaci è una procedura di routine. Ciò significa che il sistema di monitoraggio può essere adattato a un numero virtualmente illimitato di molecole, mentre i pazienti possono eseguire il monitoraggio da soli a casa e ricevere informazioni di qualità a livello di laboratorio. Gli attuali metodi di laboratorio per farlo sono complessi e costosi, e ridurre la qualità della vita per i pazienti che devono spesso essere confinati all'interno o vicino agli ospedali.

La sostituzione della proteina legante con un anticorpo stabilisce una pipeline generale per la generazione di biosensori in grado di identificare un farmaco sintetico nel campione di sangue di un paziente. Come prova di principio, gli scienziati dell'EPFL hanno testato con successo i nuovi biosensori contro tre farmaci:metotrexato, teofillina, e chinino - in laboratorio. Il prossimo passo sarà ottimizzare la sensibilità del biosensore in modo che possa rilevare con precisione le concentrazioni nanomolari o anche inferiori di farmaci/biomolecole nei campioni clinici.