Panoramica del lettore elettrochimico abilitato per APTamer robotico (RAPTER). un design RAPTER. RAPTER è costituito da un potenziostato, interfaccia del computer portatile, robot open source per la gestione dei liquidi e la piattaforma di rilevamento a 96 pozzetti. La quantificazione del livello di LH si ottiene analizzando i cambiamenti cinetici di trasferimento degli elettroni (interrogati tramite voltammetria ad onda quadra (SWV)) al momento del legame di LH sotto un sistema di elettrodi a tre microfili tenuto all'interno di un supporto stampato in 3D. b È possibile caricare una serie di campioni sulla piattaforma a 96 pozzetti, e il processo di misurazione può essere automatizzato dal robot programmabile per la gestione dei liquidi. I campioni di siero raccolti da frequenti prelievi di sangue analizzati dal test immunochimico (test degli anticorpi) sono stati utilizzati come confronto con le prestazioni del test RAPTER nella misurazione della concentrazione di LH in campioni clinici umani. c I dati sull'andamento temporale (concentrazioni di LH a intervalli di 10 minuti su 8 h) possono essere ulteriormente analizzati dalla BSA per identificare gli intervalli di polso (e la loro probabilità) e per classificare i pazienti. I dati di origine vengono forniti come file di dati di origine. Credito: Comunicazioni sulla natura (2019). DOI:10.1038/s41467-019-08799-6
La tecnologia, sviluppato dai ricercatori dell'Imperial College di Londra e dell'Università di Hong Kong, può essere utilizzato per misurare gli ormoni che influenzano la fertilità, lo sviluppo sessuale e le mestruazioni in modo più rapido ed economico rispetto ai metodi attuali.
Il lavoro, pubblicato in Comunicazioni sulla natura , ha avuto luogo presso il Dipartimento di Chimica dell'Imperial College di Londra e la School of Biomedical Sciences dell'Università di Hong Kong. È stato testato su pazienti dell'Hammersmith Hospital, parte dell'Imperial College Healthcare NHS Trust.
Un terzo delle donne in Inghilterra soffre di gravi problemi di salute riproduttiva come l'infertilità e la menopausa precoce. I medici di solito diagnosticano queste condizioni eseguendo un esame del sangue per misurare la quantità di ormone luteinizzante (LH) nel campione. Gli attuali esami del sangue non possono misurare facilmente l'aumento e la diminuzione dei livelli di LH, che è vitale per la normale fertilità, i cosiddetti modelli di polso LH che sono collegati ai disturbi riproduttivi. Attualmente non è possibile misurare i modelli di polso dell'LH in un ambiente clinico poiché i medici devono prelevare un campione di sangue dai pazienti ogni 10 minuti per almeno otto ore. Inoltre, l'analisi di questi campioni richiede molto tempo poiché il sangue deve essere inviato a un laboratorio e l'analisi è costosa.
I ricercatori dietro lo studio hanno utilizzato un nuovo biosensore collegato a un sistema robotico, che chiamano Robotic APTamer-enabled Electrochemical Reader (RAPTER). Ha il potenziale per trasformare l'assistenza clinica dei pazienti con disturbi riproduttivi monitorando i modelli ormonali dei pazienti in tempo reale. Nello studio, il prototipo del dispositivo RAPTER è stato utilizzato per misurare l'LH nel sangue dei pazienti prelevati ogni dieci minuti per ottenere un risultato immediato.
Il team ritiene che potrebbe aprire la strada a una medicina più personalizzata. Sperano che la tecnologia possa essere sviluppata per fornire ai medici un quadro più chiaro della pulsatilità dell'LH e suggerire trattamenti più efficaci basati sulle esigenze di un individuo.
Professor Waljit Dhillo, uno degli autori principali e professore di ricerca NIHR in Endocrinologia e metabolismo presso l'Imperial College di Londra, disse:
"I problemi di salute riproduttiva sono comuni tra le donne nel Regno Unito e in tutto il mondo. La diagnosi di alcune di queste condizioni può essere lunga e comportare ritardi nel trattamento. I problemi di salute riproduttiva possono anche avere un impatto sul benessere mentale e fisico delle donne. C'è una chiara necessità di modi nuovi e migliori per diagnosticare queste condizioni più rapidamente. La nostra tecnologia sarà in grado di fornire ai medici una diagnosi più rapida e accurata della pulsatilità ormonale che influisce sulla salute riproduttiva, che potrebbe portare a trattamenti migliori e più mirati per le donne".
Nello studio, avvenuta tra il 2015 e il 2019, i ricercatori hanno utilizzato il RAPTER per misurare i modelli di polso LH da 441 campioni di sangue di donne che avevano una normale funzione riproduttiva, erano in menopausa, o aveva amenorrea ipotalamica, una condizione in cui il ciclo di una donna si interrompe. Il dispositivo di grandi dimensioni ha quindi dato una lettura immediata.
Lavorando con ricercatori delle Università di Bristol ed Exeter, il team ha quindi utilizzato un metodo matematico chiamato analisi dello spettro bayesiano (BSA) per fornire un punteggio complessivo dei livelli di impulso di LH. I risultati sono stati confrontati con i test attuali per misurare i livelli di LH.
La piattaforma RAPTER è stata in grado di rilevare i cambiamenti nei modelli di polso LH in pazienti con disturbi riproduttivi. È stato anche in grado di distinguere tra diverse coorti di pazienti per la prima volta utilizzando questa nuova tecnologia. Per esempio, le donne con menopausa hanno livelli elevati di LH rispetto alle donne fertili sane con livelli normali di LH, o donne con amenorrea ipotalamica che hanno bassi livelli di LH. A differenza dei metodi attuali, il test è a basso costo e può fornire risultati istantaneamente.
Il team lavorerà ora per perfezionare la tecnologia per creare un sensore più piccolo simile a un dispositivo di monitoraggio del glucosio che può essere utilizzato per monitorare continuamente le modifiche ai livelli di LH dei pazienti in clinica o in remoto e potrebbe essere disponibile nei prossimi tre-cinque anni.
Professor Tony Cass, un autore senior dello studio del dipartimento di chimica dell'Imperial College di Londra, disse:
"Abbiamo sviluppato una tecnologia in grado di misurare la pulsatilità dell'LH nei pazienti in modo più rapido ed economico rispetto ai metodi attuali. Ora lavoreremo per rendere la tecnologia più accessibile per la clinica riducendo le dimensioni del dispositivo, che potrebbe rivoluzionare la cura clinica dei pazienti con disturbi riproduttivi o di altro tipo".
Dottor Julian Tanner, un autore senior dello studio della Facoltà di Medicina LKS dell'Università di Hong Kong, ha aggiunto che la tecnologia potrebbe essere sviluppata anche per monitorare altri ormoni come il cortisolo. Ha aggiunto:"La metodologia di rilevamento che abbiamo sviluppato per il rilevamento dell'LH è ampiamente applicabile per il monitoraggio in tempo reale di tutti i tipi di biomolecole che riguardano la salute e il benessere. con ulteriori ricerche questa tecnologia potrebbe essere adattata per sensori impiantati che potrebbero trasformare il monitoraggio della salute in tutti i tipi di contesti".
