Torowanie drogi do monitorowania dawkowania leków w domu
Ze względu na różnice w metabolizmie każdy organizm nieco inaczej reaguje na leki. Większości leków nie trzeba monitorować indywidualnie, jednak w przypadku substancji o wąskim oknie terapeutycznym monitorowanie stężenia jest niezwykle ważne. „Na przykład w przypadku leczenia dzieci z białaczką z wykorzystaniem leku o nazwie MTX monitorowanie jego stężenia jest nieodzowne. Dawka jest wysoka, a lek toksyczny, więc leczenie to można stosować wyłącznie pod warunkiem stałego nadzoru laboratoryjnego”, wyjaśnia Anja Boisen, główna badaczka w projekcie THERA, którego gospodarzem jest Politechnika Duńska i który finansowany jest przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych. W rezultacie wiele osób, które mogłyby skorzystać na podaniu tego leku nie mogą go otrzymać, ponieważ brakuje infrastruktury laboratoryjnej koniecznej do stosowania MTX w sposób bezpieczny. „Nawet w przypadku zastosowania monitorowania, na przykład w formie testu ELISA, nadal znacznie lepiej byłoby mieć możliwość ściślejszego nadzorowania poszczególnych pacjentów”, dodaje. To właśnie tym problemem zajął się zespół projektu THERA.
Przenośne i dokładne monitorowanie leków
Wykorzystując powierzchniowo wzmocnioną spektroskopię ramanowską (SERS), bardzo czułą technikę, którą można zastosować w rozwiązaniu typu „laboratorium na chipie”, badacze z projektu THERA opracowali precyzyjne, nablatowe narzędzie o niewielkich rozmiarach, które jest w stanie określić stężenie leku na podstawie pojedynczej kropli krwi w zaledwie kilka minut. „A wszystko to bez konieczności zatrudniania wyspecjalizowanego personelu i za ułamek ceny obecnie stosowanych rozwiązań w zakresie monitorowania stężenia leków”, zauważa Boisen. SERS wykorzystuje powierzchnię nanostrukturalną, na której umieszcza się przefiltrowaną próbkę krwi, a także technikę optyczną pozwalającą uzyskać chemiczny obraz tego, co znajduje się na tej powierzchni. „Można sobie wyobrazić, że w przyszłości pacjent będzie w stanie monitorować leki w domu, dzięki czemu będzie mógł opuścić szpital wcześniej, niż jest to możliwe obecnie. Uważam, że znacząco poprawiłoby to jakość życia, a przy tym obniżyłoby koszty”, wyjaśnia. Byłaby to zdecydowana odmiana w stosunku do stosowanych obecnie narzędzi do monitorowania stężenia leków, takich jak wysokosprawna chromatografia cieczowa, spektrometria mas czy test ELISA. Wszystkie te narzędzia wymagają wyposażenia laboratoryjnego i wyszkolonych techników. Jednak obecne rozwiązania mają tę przewagę, że są już dobrze znane. Wprowadzenie innowacyjnej metody na ugruntowany rynek może być trudne.
Od nowatorskiego pomysłu do praktycznej alternatywy
Zespół wykazał już, że opracowany przez niego system cechuje się granicą wykrywalności na poziomie 0,1 μM w przypadku „czystych, sztucznych próbek”, czyli próbek laboratoryjnych, które są zawsze jednolite. „Jeśli zaś chodzi o próbki od pacjentów, to każdy pacjent jest inny, a badana krew zawiera różne mieszaniny leków. Musimy więc przeprowadzić więcej testów kontrolnych. Zmienność jest znacząco wyższa w przypadku próbek od pacjentów”, zauważa Boisen. Prace już się rozpoczęły. W projekcie przetestowano próbki od pacjentów przekazane przez Szpital Uniwersytecki w Kopenhadze. Dzięki grantowi BII przekazanemu przez Instytut BioInnowacji w Danii zespół ma fundusze konieczne do kontynuowania badań, które przeprowadzono z wykorzystaniem wsparcia otrzymanego od Unii Europejskiej w ramach projektu THERA. Umożliwienie skutecznego ustalania docelowego zakresu stężeń we krwi zajęło zespołowi ponad 10 lat „podstawowych” badań w zakresie wykorzystania SERS oraz wirówek mikrofluidycznych i wymagało sprawnej współpracy. „Jestem niezwykle dumna z ogromnego wysiłku i kreatywności naszego zespołu, dzięki którym znajdujemy się na obecnym etapie. Wymagało to połączenia umiejętności oraz nadzwyczajnej współpracy w zakresie różnych dziedzin naukowych, takich jak optyka, chemia powierzchniowa, elektrochemia, inżynieria mechaniczna, SI oraz medycyna”. Boisen optymistycznie patrzy w przyszłość: „Wykorzystamy fundusze BII, aby przeprowadzić dalsze badania naukowe. Obecnie opracowujemy drugi prototyp i zwiększamy jego użyteczność. Chcemy założyć firmę za około 18 miesięcy”.
Słowa kluczowe
THERA, monitorowanie stężenia leków, powierzchniowo wzmocniona spektroskopia ramanowska, SERS
