En världsförsta upptäckt av forskare vid Monash University och University of Queensland kan leda till snabbare och mer effektiva behandlingar för kroniska hälsokomplikationer, såsom hjärt -kärlsjukdom och cancer, med 'fluorescerande' in vivo biosensorer.

Forskargruppen, ledd av Dr Simon Corrie från Monash Universitys avdelning för kemiteknik och ARC Center of Excellence in Convergent Bio-Nano Science and Technology, tog en antikropp som binder EGFR-proteiner (epidermal tillväxtfaktorreceptor) och konstruerade den för att övervaka koncentrationen av EGFR-proteiner i serumlösningar över tid.

Medförfattare till tidningen, publicerad i ACS-sensorer , är Dr Christian Fercher, Dr Martina Jones och professor Stephen Mahler från University of Queensland och Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology.

En oförmåga att upptäcka tillväxten av EGFR-proteiner hos människor kan associeras med utvecklingen av ett antal tumörer, inklusive cancer, samt uppkomsten av sjukdomar som Alzheimers.

Med hjälp av en oberoende upptäcktsmekanism utvecklad av forskargruppen, som involverar fluorescerande färgämnen, forskare skapade en biosensor från en välkänd antikropp som kunde "läsa upp" förändringar av EGFR-proteinet i realtid genom att övervaka påvisbara förändringar i fluorescensspektra.

Möjligheten att övervaka proteinbiomarkörkoncentrationer i kroppsvätskor i realtid är ovärderlig för att spåra patienter med risk för snabb försämring, inklusive de som kräver personlig läkemedelsövervakning eller de som löper stor risk för komplikationer till följd av kritiska förhållanden, som sepsis, hjärtinfarkt eller tumörsvar på behandlingen.

Ingen har kunnat konstruera en antikropp för kontinuerliga tester förrän nu.

"Alla diagnostiska tester som vi är bekanta med innefattar provtagning av något (blod, urin, vävnad) vid en viss tidpunkt och ta densamma till ett labb för att förhöra den. Men för patienter som lider av akuta tillstånd, under vilken tid att diagnostisera och snabb behandling är mycket viktigt, denna traditionella diagnostiska process är inte tillräckligt bra, "Dr Corrie sa.

"Övervaka dynamiska förändringar i proteiner, till exempel att proteinnivåerna ökar eller minskar med tiden, sannolikt kommer att ge mycket mer detaljerad information om en sjukdom eller behandlingsprocess, men de sensorer som krävs för att göra detta existerar inte utanför kontinuerlig glukosprovning för diabetes.

"Vår förmåga att skapa antikroppar, som binder reversibelt till mål och kan "avläsas" med fluorescens, innebär att vi kan utveckla in vivo-sensorer. Dessa sensorer kan övervaka nivåerna av kritiska biomarkörer när de förändras över tiden som svar på en sjukdom eller behandling, snarare än att bara skicka ett prov till ett labb och få en ögonblicksbild om en dag eller två.

"Dessa biomarkörer kan inkludera mängden ytproteiner på en cancercell och om ett läkemedel får dem att minska i storlek eller inte, testar därför behandlingens effektivitet. Det kan också användas för att övervaka koncentrationen av potentiellt giftiga läkemedel, som vissa antibiotika."

Denna upptäckt kunde konstruera ett antikroppsfragment med förmåga att reversibelt binda till en proteinanalyt (scFv) i en kemisk lösning, samtidigt som specificiteten för den ursprungliga antikroppssekvensen bibehålls.

Genom deras ansträngningar, kontinuerlig in vitro -övervakning under flera timmar registrerades framgångsrikt.

"Arbete pågår för att använda färgämnen som är mycket bättre lämpade för medicinska tillämpningar, " sa Dr Corrie.

"I framtiden, vi förväntar oss att denna process kommer att användas för att generera en rad biosensorer som kontinuerligt kan övervaka proteinkoncentrationen i människokroppen, genom en biofarmaceutisk process, eller i miljön. "