Att kunna övervaka läkemedelskoncentrationen i blodet hos en patient är en viktig aspekt av all läkemedelsbehandling. Dock, detta kräver utrustning och faciliteter som ofta saknas i fältsjukvården i utvecklingsländer, men hämmar också livskvaliteten för patienter på andra håll. EPFL-forskare, arbetar genom deras startup LUCENTIX, har nu utvecklat en antikroppskopplad biosensor som kan spåra läkemedelskoncentrationen i blodet genom att ändra dess färg. Biosensorn är inbyggd i ett komplett system som kan användas i fält eller av patienter hemma. Vetenskapen bakom det publiceras i Angewandte Chemie .

Kai Johnssons labb vid EPFL är känt för att utveckla biosensorer, och forskningen födde startupen LUCENTIX, som har utvecklat en biosensor som gör det möjligt för patienter att enkelt mäta läkemedelskoncentrationer i sitt system utan behov av komplexa labbsystem.

Biosensorn är en molekyl som består av tre komponenter:För det första, ett protein som kan binda läkemedlet som ska övervakas. Andra, det ljusproducerande enzymet luciferas. Och för det tredje, en "taggande" molekyl som kallas SNAP-tag, som bär en fluorescerande ligand som proteinet (den första komponenten) känner igen och binder när inget läkemedel är närvarande. Detta orsakar en reaktion mellan luciferaset och den fluorescerande molekylen som kallas "bioluminescerande resonansenergiöverföring" (BRET), som ger ett rött ljus.

Den senaste innovationen, utförd av postdoc Lin Xue, innebär att biosensorns bindningsprotein ersätts med en del av en antikropp som har utvecklats mot målläkemedlet. När biosensorn upptäcker och binder läkemedlet i patientens blod eller saliv, antikroppen "föredrar" att binda detta snarare än SNAP-taggens fluorescerande ligand. När liganden förskjuts, BRET-reaktionen avbryts successivt, och avger nu ett blått ljus.

Antikroppar kan naturligt identifiera och binda främmande molekyler, vända vårt immunsystem mot potentiella infektioner. Dessutom, att generera antikroppar som specifikt kan identifiera små molekyler som läkemedel är en rutinprocedur. Detta innebär att övervakningssystemet kan anpassas till praktiskt taget ett obegränsat antal molekyler, medan patienter kan utföra övervakningen själva hemma och få kvalitetsinformation på laboratorienivå. Nuvarande labbmetoder för att göra detta är komplexa och dyra, och minska livskvaliteten för patienter som ofta måste vara instängda inom eller nära sjukhus.

Genom att ersätta det bindande proteinet med en antikropp etableras en allmän pipeline för generering av biosensorer som kan identifiera ett syntetiskt läkemedel i en patients blodprov. Som bevis på principen, EPFL-forskarna testade framgångsrikt de nya biosensorerna mot tre läkemedel - metotrexat, teofyllin, och kinin - i labbet. Nästa steg blir att optimera biosensorns känslighet så att den exakt kan detektera nanomolära eller till och med lägre koncentrationer av läkemedel/biomolekyler i kliniska prover.