Nanomembraansysteem kan helpen bij het diagnosticeren van ziekten door biomarkers in tranen te isoleren

Als je naar de dokter gaat, wil je misschien huilen, en volgens een nieuwe studie kunnen artsen die tranen op een dag goed gebruiken. In ACS Nano, rapporteren onderzoekers een nanomembraansysteem dat kleine klodders, exosomen genaamd, uit tranen oogst en zuivert, waardoor onderzoekers ze snel kunnen analyseren op biomarkers voor ziekten. Het platform, genaamd iTEARS, zou efficiëntere en minder invasieve moleculaire diagnoses voor veel ziekten en aandoeningen mogelijk maken, zonder alleen op symptomen te vertrouwen.

Het diagnosticeren van ziekten hangt vaak af van het beoordelen van de symptomen van een patiënt, die in een vroeg stadium niet kunnen worden waargenomen of onbetrouwbaar kunnen worden gemeld. Het identificeren van moleculaire aanwijzingen in monsters van patiënten, zoals specifieke eiwitten of genen van vesiculaire structuren die exosomen worden genoemd, zou de nauwkeurigheid van diagnoses kunnen verbeteren. De huidige methoden voor het isoleren van exosomen uit deze monsters vereisen echter lange, gecompliceerde verwerkingsstappen of grote monstervolumes. Tranen zijn zeer geschikt voor het verzamelen van monsters omdat de vloeistof snel en niet-invasief kan worden verzameld, hoewel er slechts kleine hoeveelheden tegelijk kunnen worden geoogst. Dus, Luke Lee, Fei Liu en collega’s vroegen zich af of een nanomembraansysteem, dat ze oorspronkelijk ontwikkelden voor het isoleren van exosomen uit urine en plasma, hen in staat zou kunnen stellen deze blaasjes snel uit tranen te halen en ze vervolgens te analyseren op biomarkers voor ziekten.

Het team heeft hun oorspronkelijke systeem aangepast om het lage volume tranen aan te kunnen. Het nieuwe systeem, genaamd “Incorporated Tear Exosomes Analysis via Rapid-isolation System” (iTEARS), scheidde exosomen in slechts 5 minuten door traanoplossingen over nanoporeuze membranen te filteren met een oscillerende drukstroom om verstopping te verminderen. Eiwitten van de exosomen konden worden gelabeld met fluorescerende sondes terwijl ze nog op het apparaat waren en vervolgens voor verdere analyse naar andere instrumenten werden overgebracht. Nucleïnezuren werden ook uit de exosomen geëxtraheerd en geanalyseerd.

De onderzoekers maakten met succes onderscheid tussen gezonde controles en patiënten met verschillende soorten droge ogen op basis van een proteomische beoordeling van geëxtraheerde eiwitten. Evenzo stelde iTEARS onderzoekers in staat om verschillen in microRNA’s waar te nemen tussen patiënten met diabetische retinopathie en degenen die geen oogaandoening hadden, wat suggereert dat het systeem kan helpen bij het volgen van de ziekteprogressie. Het team zegt dat dit werk zou kunnen leiden tot een gevoeligere, snellere en minder invasieve moleculaire diagnose van verschillende ziekten, waarbij alleen tranen worden gebruikt.