Wetenschappers van de Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) heeft een type beeldvormende sonde ontwikkeld waarmee acuut nierfalen eerder kan worden opgespoord, een zich snel ontwikkelende aandoening die fataal kan zijn.

De nieuwe niersondes, die zijn getest op muizen, worden in de bloedbaan geïnjecteerd. Ze "lichten" op wanneer ze moleculaire veranderingen detecteren die worden veroorzaakt door het begin van acuut nierfalen.

Ontwikkeld door universitair hoofddocent Pu Kanyi en zijn team van NTU Singapore, deze sondes kunnen mogelijk worden gebruikt in teststrips voor urinemonsters, waardoor het een niet-invasieve methode is om acuut nierfalen te detecteren.

Acuut nierfalen treedt meestal binnen een paar uur of een paar dagen op, en komt het meest voor bij patiënten die ernstig ziek zijn en intensieve zorg nodig hebben. De huidige diagnostische platforms zijn niet in staat om vroege stadia te detecteren, premorbide veranderingen die ten grondslag liggen aan acuut nierfalen.

De moleculaire beeldvormingssonde ontwikkeld door het NTU-team, in tegenstelling tot, is gevoelig genoeg om veranderingen in de biologische processen te volgen die worden veroorzaakt door het begin van de aandoening.

Wanneer getest op muizenmodellen met door geneesmiddelen geïnduceerd acuut nierfalen, de door NTU ontwikkelde moleculaire niersondes detecteerden het begin van de aandoening 1,5 dag eerder dan de huidige moleculaire beeldvormingsprocedures. De bevindingen zijn gepubliceerd in Natuurmaterialen in mei.

Universitair hoofddocent Pu Kanyi, die van de NTU School of Chemical and Biomedical Engineering is, zei, "Voor patiënten die ernstig ziek zijn, zoals die op de intensive care, elke minuut is kostbaar bij het omkeren van een aandoening zoals acuut nierfalen, waardoor de gezondheid van een patiënt snel kan verslechteren. Onze moleculaire niersondes zijn nuttig omdat ze de subtiele veranderingen van het lichaam op moleculair niveau volgen en kunnen helpen de ontwikkeling van de ziekte te stoppen voordat het te laat is - iets wat de huidige diagnostische methoden niet kunnen doen."

Assoc Prof Pu voorziet het gebruik van deze sondes op een intensive care-afdeling, waar vroege detectie van acuut nierfalen van het grootste belang is voor de overleving van een patiënt.

Hij zei, "In onze volgende onderzoeksfase we moeten ons concentreren op het verder verfijnen van de sondes met urinemonsters van ernstig zieke patiënten. We zijn van plan dit te doen door samen te werken met medische instellingen, zowel in Singapore als in het buitenland."

Het team heeft een patent aangevraagd in Singapore op deze technologie.

Hoe het werkt

Om ervoor te zorgen dat de moleculaire niersondes de juiste signalen en biologische processen volgen, Assoc Prof Pu en zijn team identificeerden voor het eerst de reactieve zuurstofsoorten (ROS), Dit zijn chemisch onstabiele moleculen die dienen als biomarkers in een vroeg stadium voor nierbeschadiging. Een onbalans in ROS in het lichaam leidt tot schade aan de vetweefsels van het lichaam, DNA, en eiwitten, waarvan dokters weten dat ze paden voor celdood in een orgaan en nierfibrose kunnen veroorzaken, waarbij een gewonde nier niet meer kan genezen.

Assoc Prof Pu zei:"Veel rapporten hebben aangetoond dat ROS-geïnduceerde bijproducten ontregeld zijn in het plasma of urine voordat acuut nierletsel optreedt. Dit impliceert dat directe ROS-detectie acuut nierfalen eerder zou kunnen identificeren."

Het team creëerde vervolgens sondes die uit drie componenten bestonden:een deel dat reageert met de geïdentificeerde ROS; een luminescentiesignaleringsdeel dat ervoor zorgt dat de sonde oplicht bij deze reactie; en een deel dat ervoor zorgt dat de sonde door de nieren gaat in plaats van zich op te hopen in de lever (zie onderstaande afbeelding). Deze sondes zijn gevoelig genoeg om subtiele veranderingen in biomarkerconcentraties te detecteren, waardoor een vroege opsporing van de ziekte mogelijk is.

De sondes werden in muizen geïnjecteerd nadat ze cisplatine hadden gekregen, een kankermedicijn, op een niveau dat destructief is voor de nieren. Twaalf uur nadat cisplatine was geïnjecteerd, de sonde lichtte op, signalering van de detectie van een verandering in de biomarkers die verband houden met acuut nierletsel. Dit komt overeen met de schade aan de niertubuli die drie dagen na toediening van cisplatine bij de muizen werd gemeten.

Naast het testen van het vermogen van de sonde om tekenen van acuut nierfalen te detecteren, het NTU-team ontdekte ook dat de sonde een hoge nierklaring heeft - meer dan 97 procent van de sondes die in muizen werden geïnjecteerd, stroomden door de nieren, en werden uitgescheiden als onderdeel van de urine.

Dankzij de hoge nierklaringsefficiëntie van de sonde kunnen deze sondes direct op urinemonsters worden gebruikt, zei Assoc Prof Pu. Wanneer toegevoegd aan het urinemonster en enkele uren geïncubeerd, de sondes lichten op bij blootstelling aan UV-licht in aanwezigheid van biomarkers. Dit opent mogelijkheden om deze sondes te ontwikkelen als teststrips voor urinemonsters, waardoor het een potentiële niet-invasieve manier is om in de toekomst op acuut nierfalen te controleren, hij zei.