Una svolta potrebbe rendere universali i sistemi di dosaggio automatizzati

In uno studio recentemente pubblicato su Comunicazioni sulla naturai ricercatori del laboratorio di Caroline Ajo-Franklin hanno dimostrato la tecnica modificando un sensore del glucosio nel sangue per rilevare il farmaco antitumorale afimoxifene, un inibitore degli estrogeni prodotto anche dall’organismo dei pazienti dopo aver assunto la chemioterapia tamoxifene.

Basandosi su una tecnologia di biosensing matura disponibile in commercio presso la maggior parte dei drugstore per meno di 20 dollari, il team di Ajo-Franklin spera di accelerare lo sviluppo di sistemi di dosaggio automatizzati per chemioterapie e altri farmaci, nonché altre tecnologie per il monitoraggio in tempo reale dei biomarcatori nel sangue .

“Il sogno è quello di avere una tecnologia simile a quella disponibile oggi per il monitoraggio e il trattamento delle variazioni della glicemia, e che ciò sia vero praticamente per qualsiasi farmaco”, ha affermato Ajo-Franklin, bioscienziato, ricercatore sul cancro e direttore del Rice Synthetic Biology Institute. . “Milioni di persone usano i monitor della glicemia ogni giorno. Se potessimo utilizzare la stessa tecnologia di base per monitorare altri farmaci e biomarcatori, potremmo allontanarci dai regimi di dosaggio validi per tutti a cui siamo bloccati oggi. “

Il cuore della tecnologia di monitoraggio della glicemia è una reazione biochimica in cui proteine ​​specifiche si legano alle molecole di glucosio e rilasciano elettroni. Milioni di queste reazioni avvengono in pochi secondi, creando una piccola corrente elettrica proporzionale alla quantità di glucosio nel campione di sangue.

Rong Cai, ricercatore post-dottorato e autore principale dello studio, ha testato più di 400 versioni leggermente modificate della proteina di rilascio di elettroni e ha trovato una versione che reagiva con l’afimoxifene, riducendo la corrente prodotta dalla reazione del glucosio nel sangue. Ciò ha permesso al team di rilevare la presenza di afimoxifene confrontando la corrente prodotta dal normale test del glucosio con la corrente ridotta del test modificato.

Per dimostrare la tecnologia in un dispositivo elettronico, il team di Ajo-Franklin ha lavorato con il gruppo di ricerca dell’ingegnere della Rice e scienziato dei materiali Rafael Verduzco per creare un sensore di afimoxifene che emetteva una corrente quando il farmaco veniva rilevato.

Ajo-Franklin ha affermato che il suo laboratorio sta già lavorando su entrambi i metodi per migliorare la sensibilità dei test antidroga basati sul glucosio e sui metodi per identificare rapidamente le proteine ​​ossidanti il ​​glucosio in grado di rilevare farmaci diversi dall’afimoxifene.

“Il glucometro è la parte così ben sviluppata”, ha detto Cai. “Anche se il nostro obiettivo è diverso, è solo una questione di ingegneria e di cambiamento della proteina all’interno. All’esterno, tutto sarà sempre lo stesso. Puoi ancora fare il test con una striscia o sul braccio.”

Ha detto che un’altra caratteristica chiave della tecnologia è che produce un output elettrico.

“Se il tuo segnale è elettrico, puoi leggerlo nel tuo telefono, archiviare i suoi dati nel telefono, inviarli al cloud, qualunque cosa,” ha detto Cai. “Questa è la parte, quel matrimonio tra elettricità e biologia, che è molto attraente.”

Ajo-Franklin è professore di bioscienze presso la Weiss School of Natural Sciences e borsista CPRIT nella ricerca sul cancro presso il Cancer Prevention and Research Institute of Texas (CPRIT). Verduzco è professore di ingegneria chimica e biomolecolare e di scienza dei materiali e nanoingegneria presso la George R. Brown School of Engineering.

La ricerca è stata supportata da CPRIT (RR190063), National Science Foundation (1828869, 2223678) e Army Research Office (W911NF-22-1-0239).