Levensbedreigende bloedstolsels kunnen zich vormen bij iedereen die lange tijd in een vliegtuig zit, bedlegerig is tijdens het herstellen van een operatie, of bepaalde medicijnen gebruikt.

Er is geen snelle en gemakkelijke manier om deze stolsels te diagnosticeren, die vaak onopgemerkt blijven totdat ze loskomen en een beroerte of een hartaanval veroorzaken. Echter, nieuwe technologie van MIT kan dat binnenkort veranderen:een team van ingenieurs heeft een manier ontwikkeld om bloedstolsels te detecteren met behulp van een eenvoudige urinetest.

De niet-invasieve diagnostiek, beschreven in een recent nummer van het tijdschrift ACS Nano , vertrouwt op nanodeeltjes die de aanwezigheid van trombine detecteren, een belangrijke bloedstollingsfactor.

Een dergelijk systeem zou kunnen worden gebruikt om patiënten met een hoog risico op bloedstolsels te monitoren, zegt Sangeeta Bhatia, senior auteur van het artikel en de John en Dorothy Wilson hoogleraar biochemie.

"Sommige patiënten lopen meer risico op stolling, maar bestaande bloedonderzoeken zijn niet consistent in staat om de vorming van nieuwe stolsels te detecteren, " zegt Bhatia, die ook een senior geassocieerd lid is van het Broad Institute en een lid van MIT's Koch Institute for Integrative Cancer Research en Institute for Medical Engineering and Science (IMES).

Hoofdauteurs van het artikel zijn Kevin Lin, een afgestudeerde student chemische technologie, en Gabriël Kwong, een postdoc in IMES. Andere auteurs zijn Andrew Warren, een afgestudeerde student Gezondheidswetenschappen en Technologie (HST), en voormalig HST-postdoc David Wood.

trombine waarnemen

Bloedstolling wordt geproduceerd door een complexe cascade van eiwitinteracties, culminerend in de vorming van fibrine, een vezelig eiwit dat wonden afdicht. De laatste stap van dit proces - de omzetting van fibrinogeen in fibrine - wordt gecontroleerd door een enzym dat trombine wordt genoemd.

De huidige tests voor bloedstolling zijn zeer indirect, zegt Bhatia. Een, bekend als de D-dimeertest, zoekt naar de aanwezigheid van fibrinebijproducten, wat aangeeft dat er een stolsel wordt afgebroken, maar zal zijn aanvankelijke vorming niet ontdekken.

Bhatia en haar collega's ontwikkelden hun nieuwe test op basis van een technologie die ze vorig jaar voor het eerst rapporteerden voor vroege detectie van colorectale kanker. "We realiseerden ons dat exact dezelfde technologie zou werken voor bloedstolsels, "zegt ze. "Dus deden we de test die we eerder hadden ontwikkeld, wat een injecteerbaar nanodeeltje is, en maakte er een trombinesensor van."

Het systeem bestaat uit ijzeroxide nanodeeltjes, die de Food and Drug Administration heeft goedgekeurd voor menselijk gebruik, gecoat met peptiden (korte eiwitten) die gespecialiseerd zijn in interactie met trombine. Na te zijn geïnjecteerd in muizen, de nanodeeltjes reizen door het lichaam. Wanneer de deeltjes trombine tegenkomen, het trombine splitst de peptiden op een specifieke locatie, waarbij fragmenten vrijkomen die vervolgens worden uitgescheiden in de urine van de dieren.

Zodra de urine is verzameld, de eiwitfragmenten kunnen worden geïdentificeerd door het monster te behandelen met antilichamen die specifiek zijn voor peptidetags die in de fragmenten zijn opgenomen. De onderzoekers toonden aan dat de hoeveelheid van deze tags in de urine recht evenredig is met de mate van bloedstolling in de longen van de muizen.

In de vorige versie van het systeem, gemeld afgelopen december in Natuur Biotechnologie , de onderzoekers gebruikten massaspectrometrie om de fragmenten te onderscheiden op basis van hun massa. Echter, het testen van monsters met antilichamen is veel eenvoudiger en goedkoper, zeggen de onderzoekers.

Snelle screening

Bhatia zegt dat ze twee mogelijke toepassingen voor dit soort tests voor ogen heeft. Een daarvan is het screenen van patiënten die naar de eerste hulp komen en klagen over symptomen die kunnen wijzen op een bloedstolsel, waardoor artsen dergelijke patiënten snel kunnen beoordelen en bepalen of er meer tests nodig zijn.

"Op dit moment weten ze gewoon niet hoe ze efficiënt moeten definiëren aan wie ze het uitgebreidere werk moeten doen. Het is een van die dingen die je niet mag missen, zodat patiënten een onnodig dure opwerking kunnen krijgen, ' zegt Bhatia.

Een andere toepassing is het monitoren van patiënten met een hoog risico op een stolsel, bijvoorbeeld mensen die veel tijd in bed moeten doorbrengen om te herstellen van een operatie. Bhatia werkt aan een urinepeilstoktest, vergelijkbaar met een zwangerschapstest, die artsen patiënten zouden kunnen geven als ze na de operatie naar huis gaan.

"Als een patiënt risico loopt op trombose, je zou ze naar huis kunnen sturen met een 10-pack van deze sticks en zeggen:'Pplas hier om de andere dag op en bel me als het blauw wordt, '" ze zegt.

De technologie kan ook nuttig zijn voor het voorspellen van herhaling van stolsels, zegt Henri Spronk, een assistent-professor biochemie aan de Universiteit Maastricht in Nederland.

"Hoge niveaus van activatiemarkers zijn in verband gebracht met terugkerende trombose, maar ze hebben geen goede gevoeligheid of specificiteit. Door toepassing van de nanodeeltjes, indien bewezen goed verdragen en niet-toxisch, veranderingen in de normale lage niveaus van fysiologische trombinegeneratie kunnen gemakkelijk worden gedetecteerd, " zegt Spronk, die geen deel uitmaakte van het onderzoeksteam.

Bhatia is van plan een bedrijf op te richten om de technologie te commercialiseren, met financiering van MIT's Deshpande Center for Technological Innovation. Andere toepassingen voor het nanodeeltjessysteem kunnen het monitoren en diagnosticeren van kanker zijn. Het kan ook worden aangepast om de lever te volgen, long, en nierfibrose, zegt Bhatia.

Het artikel is getiteld "Nanodeeltjes die trombineactiviteit detecteren als synthetische urine-biomarkers van trombose."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.