Forskare från Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) har utvecklat en typ av avbildningssond som möjliggör tidigare upptäckt av akut njursvikt, ett snabbt utvecklande tillstånd som kan vara dödligt.

De nya njurproberna, som har testats på möss, injiceras i blodet. De "tänds" när de upptäcker molekylära förändringar orsakade av akut njursvikt.

Utvecklad av docent Pu Kanyi och hans team från NTU Singapore, dessa sonder kan eventuellt användas i testremsor för urinprov, vilket gör det till en icke-invasiv metod för att upptäcka akut njursvikt.

Akut njursvikt inträffar vanligtvis på några timmar eller några dagar, och är vanligast bland patienter som är kritiskt sjuka och behöver intensivvård. Nuvarande diagnostiska plattformar kan inte upptäcka tidigt skede, premorbida förändringar som ligger till grund för akut njursvikt.

Den molekylära avbildningssonden som utvecklats av NTU -teamet, i kontrast, är tillräckligt känslig för att spåra förändringar i de biologiska processerna som utlöses av tillståndets början.

Vid test på mössmodeller med läkemedelsinducerat akut njursvikt, de NTU-utvecklade molekylära njurproberna upptäckte att tillståndet började 1,5 dagar tidigare än nuvarande molekylära avbildningsförfaranden. Resultaten publicerades i Naturmaterial i maj.

Docent Pu Kanyi, som är från NTU School of Chemical and Biomedical Engineering, sa, "För patienter som är kritiskt sjuka, som de på intensivvårdsavdelningen, varje minut är dyrbar för att vända ett tillstånd som akut njursvikt, vilket kan göra att patientens hälsa försämras snabbt. Våra molekylära njurprober är användbara eftersom de följer kroppens subtila förändringar på molekylnivå och kan hjälpa till att stoppa utvecklingen av sjukdomen innan det är för sent - något som nuvarande diagnostiska metoder inte kan göra. "

Assoc Prof Pu föreställer sig användning av dessa sonder i en intensivvårdsavdelning, där tidig upptäckt av akut njursvikt är av största vikt för en patients överlevnad.

Han sa, "I vår nästa fas av forskning, vi måste fokusera på att ytterligare förfina sonderna med urinprov från kritiskt sjuka patienter. Vi planerar att göra detta genom att samarbeta med medicinska institutioner både i Singapore och utomlands. "

Teamet har lämnat in ett patent från Singapore på denna teknik.

Hur det fungerar

För att säkerställa att de molekylära njurproberna spårar rätt signaler och biologiska processer, Assoc Prof Pu och hans team identifierade först de reaktiva syrearterna (ROS), som är kemiskt instabila molekyler som fungerar som tidiga biomarkörer för njurskada. En obalans i ROS i kroppen leder till skador i kroppens fettvävnader, DNA, och proteiner, som läkare vet kan utlösa vägar för celldöd i ett organ och njurfibros, där en skadad njure inte längre kan läka.

Assoc Prof Pu sa, "Många rapporter har visat att ROS-inducerade biprodukter är dysreglerade i plasma eller urin innan akut njurskada uppstår. Detta innebär att direkt ROS-detektion kan identifiera akut njursvikt tidigare."

Teamet skapade sedan sonder som består av tre komponenter:en del som reagerar med den identifierade ROS; en luminescens -signaleringsdel som säkerställer att sonden tänds vid denna reaktion; och en del som säkerställer att sonden passerar genom kid-neys istället för att ackumuleras i levern (se grafik nedan). Dessa sonder är tillräckligt känsliga för att upptäcka subtila förändringar i biomarkörkoncentrationer, möjliggör tidig upptäckt av sjukdomen.

Proberna injicerades i möss efter att de fick cisplatin, ett cancerläkemedel, på en nivå som är destruktiv för njurarna. Tolv timmar efter att cisplatin injicerades, sonden tändes, signalerar upptäckten av en förändring av biomarkörerna kopplade till akut njurskada. Detta överensstämmer med den renala tubulära skadan som mättes hos mössen tre dagar efter att cisplatin administrerades.

Bortsett från att testa sondens förmåga att upptäcka tecken på akut njursvikt, NTU -teamet fann också att sonden har hög renal clearance - mer än 97 procent av sonderna som injiceras i möss flödade genom njurarna, och utsöndrades som en del av urinen.

Sondens höga renal clearance -effektivitet innebär att dessa sonder kan användas direkt på urinprov, sade Assoc Prof Pu. När det läggs till urinprovet och inkuberas i några timmar, sonderna lyser upp när de utsätts för UV -ljus i närvaro av biomarkörer. Detta öppnar möjligheter att utveckla dessa sonder som testremsor för urinprov, gör det till ett potentiellt icke-invasivt sätt att kontrollera om akut njursvikt i framtiden, han sa.