Ultragevoelige, op licht gebaseerde sensor ontwikkeld voor draagbare Alzheimer-bloedtesten

Onderzoekers hebben een aanzienlijke vooruitgang geboekt bij de ontwikkeling van een bloedtest voor de ziekte van Alzheimer, door een nieuw sensorontwerp te creëren dat ultragevoelig is, beter presteert dan concurrerende technologieën en in een draagbaar apparaat kan worden ingebouwd.

De resultaten, gedetailleerd in het toonaangevende tijdschrift Optiektonen aan dat de op licht gebaseerde technologie van het team met succes niveaus van de specifieke eiwitten in de bloedbaan kan detecteren die dienen als indicatoren voor de ziekte van Alzheimer.

Cruciaal is dat het nieuwe apparaat meerdere ‘amyloïde biomarkers’ tegelijkertijd kan meten, waardoor analyse van hun verhoudingen mogelijk wordt – een maatstaf die naar voren komt als een zeer nauwkeurige indicator van de ziekte.

Deze vooruitgang brengt het project, dat wordt ontwikkeld door wetenschappers van de Universiteit van York, een cruciale stap dichter bij klinische proeven.

Enorm versterkt

Het onderzoeksteam, een internationale samenwerking tussen York, de Universiteit van Strathclyde en onderzoekers in São Paulo, Brazilië, heeft de prestaties van het apparaat verbeterd door de sensor op nanoscopisch niveau opnieuw te ontwerpen. In plaats van een eerder ontwerp met parallelle groeven, maakt de nieuwe sensor gebruik van een raster van ‘nanopillars’, dat in combinatie met gouden nanodeeltjes het op licht gebaseerde signaal dat wordt gebruikt om de eiwitten te detecteren enorm versterkt.

Dr. Steven Quinn van de School of Physics, Engineering and Technology van de universiteit, die samen met professor Thomas Krauss en dr. Christina Wang het project leidt, legde uit: “Als je verschillende technologieën op het gebied van de fotonica vergelijkt, gebruik je een ‘cijfer van verdienste’, dat lijkt op een scorekaart die rekening houdt met belangrijke parameters zoals gevoeligheid en signaal-ruisverhouding. De scorekaart van onze nieuwe sensor presteert beter dan concurrerende technologieën.

“We hebben de grenzen verlegd van wat mogelijk is. Dit nieuwe ontwerp heeft ons in staat gesteld de amyloïde biomarkers te detecteren bij de ultralage, klinisch relevante concentraties die we nodig hebben, die onze vorige sensor niet helemaal kon bereiken. De toegevoegde bonus is dat de technologie schaalbaar en in massa produceerbaar blijft en we streven ernaar dat deze net zo eenvoudig te gebruiken is als een COVID-test.”

Spelveranderend potentieel

De huidige methoden voor het diagnosticeren van de ziekte van Alzheimer, zoals hersenscans (PET/MRI) of invasieve lumbaalpuncties, zijn kostbaar, tijdrovend en niet algemeen beschikbaar. Terwijl er nieuwe, zeer nauwkeurige laboratoriumgebaseerde bloedtesten in opkomst zijn, zijn deze afhankelijk van grote, dure machines, waarbij een enkele test mogelijk duizenden ponden kost.

De technologie van het York-team wordt geïntegreerd in een draagbaar apparaat dat binnen enkele seconden via een simpele bloedprik een indicatie van de ziekte kan geven, tegen een verwachte kostprijs van minder dan £ 100 per test. Dit zou vroege diagnose veel toegankelijker kunnen maken, waardoor patiënten toegang kunnen krijgen tot nieuwe behandelingen die het meest effectief zijn in de vroege stadia van de ziekte.

Dr. Quinn voegde eraan toe: “De nieuwe Alzheimer-behandelingen werken door zich specifiek te richten op de kleverige amyloïde eiwitten die zich in de hersenen ophopen. Om deze medicijnen effectief te laten zijn, moeten artsen eerst bevestigen dat een patiënt deze eiwitophoping heeft – een aandoening die bekend staat als ‘amyloïde positiviteit.’ Een eenvoudige, schaalbare bloedtest zou de manier kunnen zijn om wijdverspreide toegang tot deze opkomende behandelingen te vergemakkelijken. Onze visie is een apparaat dat gebruiksvriendelijk is voor artsen en kan worden ingezet in gezondheidszorgomgevingen over de hele wereld.”

Volgende stappen

De volgende belangrijke mijlpaal voor het project zal de validering van het apparaat zijn met behulp van bloedmonsters van patiënten met de ziekte van Alzheimer en een gezonde controlegroep. Deze cruciale fase zal bepalen hoe effectief de test onderscheid kan maken tussen de twee groepen.

“De technologie beperkt zich niet alleen tot de ziekte van Alzheimer”, zegt Dr. Quinn. “Dezelfde principes en protocollen kunnen worden gebruikt om een ​​eiwit te detecteren dat gefosforyleerd tau wordt genoemd, een andere belangrijke biomarker voor de ziekte van Alzheimer, evenals alfa-synucleïne bij de ziekte van Parkinson. Wij geloven dat dit een platformtechnologie zou kunnen worden om onderscheid te maken tussen verschillende vormen van dementie, wat een grote uitdaging is voor artsen.

“Hoewel we de effectiviteit ervan in patiëntmonsters nog moeten bewijzen, is deze technologische vooruitgang een essentieel stukje van de puzzel en houdt het een enorme belofte in als een kosteneffectief instrument om de deur te openen naar algemeen beschikbare tests”