Ρομποτικοί αισθητήρες μπορούν να διαγνώσουν προβλήματα αναπαραγωγικής υγείας σε πραγματικό χρόνο

Ρομποτικοί αισθητήρες μπορούν να διαγνώσουν προβλήματα αναπαραγωγικής υγείας σε πραγματικό χρόνο
Image credit: Nature Communications

Η τεχνολογία, που αναπτύχθηκε από τους ερευνητές στο Αυτοκρατορικό Κολέγιο του Λονδίνου (αγγλικά: Imperial College London) και το Πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση των ορμονών που επηρεάζουν τη γονιμότητα, τη σεξουαλική ανάπτυξη και την έμμηνο ρύση πιο γρήγορα και πιο φθηνότερα από τις τρέχουσες μεθόδους.

Το έργο, που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications, πραγματοποιήθηκε στο Τμήμα Χημείας στο Imperial College London και στη Σχολή Βιοϊατρικών Επιστημών του Πανεπιστημίου του Χονγκ Κονγκ. Έχει δοκιμαστεί σε ασθενείς στο νοσοκομείο Hammersmith, μέρος του Imperial College Healthcare NHS Trust.

Το ένα τρίτο των γυναικών στην Αγγλία πάσχουν από σοβαρά προβλήματα αναπαραγωγικής υγείας, όπως η στειρότητα και η πρώιμη εμμηνόπαυση. Οι γιατροί συνήθως διαγιγνώσκουν αυτές τις καταστάσεις διεξάγοντας μια εξέταση αίματος για τη μέτρηση της ποσότητας της ωχρινοτρόπου ορμόνης (LH) στο δείγμα.

Οι τρέχουσες εξετάσεις αίματος δεν μπορούν εύκολα να μετρήσουν την άνοδο και την πτώση των επιπέδων LH που είναι ζωτικής σημασίας για τα φυσιολογικά χαρακτηριστικά της γονιμότητας – λεγόμενα ως LH παλμικά μοτίβα που συνδέονται με τις αναπαραγωγικές διαταραχές.

Επί του παρόντος, δεν είναι εφικτό να μετρηθούν τα σχήματα των παλμών LH σε κλινικό περιβάλλον, καθώς οι γιατροί πρέπει να λαμβάνουν δείγμα αίματος από τους ασθενείς κάθε 10 λεπτά για τουλάχιστον οκτώ ώρες. Επιπλέον, η ανάλυση αυτών των δειγμάτων είναι χρονοβόρα καθώς το αίμα πρέπει να σταλεί σε ένα εργαστήριο και ο έλεγχος είναι δαπανηρός.

Οι ερευνητές πίσω από τη δοκιμή έχουν χρησιμοποιήσει έναν νέο βιοαισθητήρα που συνδέεται με ένα ρομποτικό σύστημα, το οποίο αποκαλούν Robotic APTamer-enabled Electrochemical Reader (RAPTER). Μάλοστα, έχει τη δυνατότητα να ενισχύσει στο έπακρο και να μεταμορφώσει την κλινική φροντίδα των ασθενών με αναπαραγωγικές διαταραχές παρακολουθώντας τα ορμονικά μοτίβα των ασθενών σε πραγματικό χρόνο.

Στη μελέτη, η πρωτότυπη συσκευή RAPTOR χρησιμοποιήθηκε για τη μέτρηση του LH στο αίμα των ασθενών που λαμβάνεται κάθε δέκα λεπτά για να αποδώσει ένα άμεσο αποτέλεσμα.

Η ομάδα πιστεύει ό,τι η συγκεκριμένη τεχνολογία θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για πιο εξατομικευμένη ιατρική. Ελπίζουν ότι η τεχνολογία μπορεί να αναπτυχθεί περαιτέρω για να δώσει στους κλινικούς ιατρούς μια σαφέστερη εικόνα της παλμικότητας του LH και να προτείνει πιο αποτελεσματικές θεραπείες που βασίζονται στις εξατομικευμένες ανάγκες ενός ατόμου.

Ο καθηγητής Waljit Dhillo, ένας από τους κύριους συγγραφείς της μελέτης και ερευνητής του NIHR στο τμήμα Ενδοκρινολογίας και Μεταβολισμού στο Imperial College London, δήλωσε:

«Τα προβλήματα αναπαραγωγικής υγείας είναι κοινά μεταξύ των γυναικών στο Ηνωμένο Βασίλειο και σε όλο τον κόσμο. Η διάγνωση ορισμένων από αυτές τις καταστάσεις μπορεί να είναι μακρά και να έχει καταστρεπτικές καθυστερήσεις στη θεραπεία. Η τεχνολογία μας θα είναι σε θέση να δώσει στους κλινικούς ιατρούς ταχύτερη και ακριβέστερη διάγνωση της παλμικότητας των ορμονών που επηρεάζει την αναπαραγωγική υγεία, γεγονός που θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερες και πιο στοχευμένες θεραπείες για τις γυναίκες.

Στη μελέτη, η οποία διεξήχθη μεταξύ 2015 και 2019, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τον RAPTOR για να μετρήσουν τα σχήματα παλμών LH από 441 δείγματα αίματος γυναικών που είχαν είτε φυσιολογική αναπαραγωγική λειτουργία, είτε εμμηνοπαυσιακά ζητήματα, είτε υποθάλαμικη αμηνόρροια, κατάσταση στην οποία σταματάει η περίοδος μιας γυναίκας. Στη συνέχεια, η συσκευή μεγάλης κλίμακας έδωσε άμεση ανάγνωση.

Συνεργαζόμενοι με ερευνητές από τα πανεπιστήμια του Μπρίστολ και του Έξετερ, η ομάδα χρησιμοποίησε μια μαθηματική μέθοδο που ονομάζεται Bayesian Spectrum Analysis (BSA) για να δώσει μια συνολική βαθμολογία των παλμών LH. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τις τρέχουσες δοκιμές για τη μέτρηση των επιπέδων LH.

Η πλατφόρμα RAPT ήταν σε θέση να ανιχνεύσει αλλαγές στα πρότυπα παλμών LH σε ασθενείς με αναπαραγωγικές διαταραχές. Ήταν επίσης σε θέση να κάνει διάκριση μεταξύ διαφορετικών ομάδων ασθενών για πρώτη φορά χρησιμοποιώντας αυτή τη νέα τεχνολογία. Για παράδειγμα, οι γυναίκες με εμμηνόπαυση έχουν υψηλά επίπεδα LH σε σύγκριση με τις υγιείς γόνιμες γυναίκες με φυσιολογικά επίπεδα LH ή τις γυναίκες με υποθάλαμο αμηνόρροια που έχουν χαμηλά επίπεδα LH. Σε αντίθεση με τις τρέχουσες μεθόδους, η δοκιμή είναι χαμηλού κόστους και μπορεί να προσφέρει άμεσα αποτελέσματα.

Η ομάδα θα επεξεργαστεί τώρα την τεχνολογία για να δημιουργήσει έναν μικρότερο αισθητήρα παρόμοιο με μια συσκευή παρακολούθησης της γλυκόζης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να παρακολουθεί συνεχώς τις μεταβολές των επιπέδων LH των ασθενών στην κλινική ή εξ αποστάσεως και θα μπορούσε να είναι διαθέσιμη τα επόμενα τρία έως πέντε χρόνια.

Ο καθηγητής Tony Cass, ανώτερος συγγραφέας της μελέτης από το Τμήμα Χημείας στο Imperial College London, δήλωσε:

«Έχουμε αναπτύξει μία σπουδαία τεχνολογία που έχει την ικανότητα να μετράει την παλμικότητα του LH στους ασθενείς πιο γρήγορα και φθηνότερα από τις τρέχουσες μεθόδους. Σε πρώτη φάση θα επικεντρωθούμε στο να καταστήσουμε την τεχνολογία μας πιο προσιτή για όλες τις κλινικές του πλανήτη, μειώνοντας παράλληλα το μέγεθος της συσκευής, που θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην κλινική φροντίδα των ασθενών με αναπαραγωγικές ή άλλες διαταραχές».

Ο Δρ Julian Tanner, ανώτερος συγγραφέας στη μελέτη της, και καθηγητής στην Ιατρική Σχολή του LKS στο Πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ, πρόσθεσε ότι η τεχνολογία μας θα μπορούσε επίσης να αναπτυχθεί για την παρακολούθηση άλλων ορμονών όπως η κορτιζόλη. «Η μεθοδολογία διάγνωσης που αναπτύξαμε για την ανίχνευση του LH είναι ευρέως εφαρμόσιμη για την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο όλων των ειδών βιομορίων που σχετίζονται με την υγεία και την ευημερία των ανθρώπων. Με περαιτέρω έρευνα αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να προσαρμοστεί ως εμφυτευμένοι αισθητήρες για να μεταμορφώσουν με θετικό τρόπο την παρακολούθηση της υγείας σε όλα τα είδη των συνθηκών».

ΑΦΗΣΤΕ ΜΙΑ ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Παρακαλώ εισάγετε το σχόλιο σας!
Παρακαλώ εισάγετε το όνομά σας