Livshotande blodproppar kan bildas hos alla som sitter på ett flygplan länge, är sängbunden när han återhämtar sig från operationen, eller tar vissa mediciner.

Det finns inget snabbt och enkelt sätt att diagnostisera dessa blodproppar, som ofta förblir oupptäckta tills de bryter sig loss och orsakar en stroke eller hjärtinfarkt. Dock, ny teknik från MIT kan snart förändra det:Ett team av ingenjörer har utvecklat ett sätt att upptäcka blodproppar med ett enkelt urintest.

Den icke-invasiva diagnostiken, beskrivs i ett färskt nummer av tidskriften ACS Nano , förlitar sig på nanopartiklar som detekterar förekomst av trombin, en viktig blodkoaguleringsfaktor.

Ett sådant system skulle kunna användas för att övervaka patienter som löper hög risk för blodproppar, säger Sangeeta Bhatia, senior författare av tidningen och John och Dorothy Wilson professor i biokemi.

"Vissa patienter löper större risk att koagulera, men befintliga blodprover kan inte konsekvent upptäcka bildandet av nya blodproppar, säger Bhatia, som också är senior associerad medlem av Broad Institute och medlem av MIT:s Koch Institute for Integrative Cancer Research och Institute for Medical Engineering and Science (IMES).

Huvudförfattare av tidningen är Kevin Lin, en doktorand i kemiteknik, och Gabriel Kwong, en postdoc i IMES. Andra författare är Andrew Warren, en doktorand i hälsovetenskap och teknik (HST), och tidigare HST postdoc David Wood.

Känner av trombin

Blodkoagulering produceras av en komplex kaskad av proteininteraktioner, kulminerar i bildandet av fibrin, ett fibröst protein som tätar sår. Det sista steget i denna process - omvandlingen av fibrinogen till fibrin - styrs av ett enzym som kallas trombin.

Nuvarande tester för blodpropp är mycket indirekta, säger Bhatia. Ett, känt som D-dimer-testet, letar efter närvaron av fibrinbiprodukter, som indikerar att en propp bryts ner, men kommer inte att upptäcka dess initiala bildning.

Bhatia och hennes kollegor utvecklade sitt nya test baserat på en teknik som de först rapporterade förra året för tidig upptäckt av kolorektal cancer. "Vi insåg att exakt samma teknik skulle fungera för blodproppar, " säger hon. "Så vi tog testet vi hade utvecklat tidigare, som är en injicerbar nanopartikel, och gjorde den till en trombinsensor."

Systemet består av järnoxidnanopartiklar, som Food and Drug Administration har godkänt för mänskligt bruk, belagda med peptider (korta proteiner) som är specialiserade för att interagera med trombin. Efter att ha injicerats i möss, nanopartiklarna färdas genom hela kroppen. När partiklarna möter trombin, trombinet klyver peptiderna på en specifik plats, frigör fragment som sedan utsöndras i djurens urin.

När urinen har samlats in, proteinfragmenten kan identifieras genom att behandla provet med antikroppar specifika för peptidtaggar inkluderade i fragmenten. Forskarna visade att mängden av dessa taggar som finns i urinen är direkt proportionell mot nivån av blodkoagulering i mössens lungor.

I den tidigare versionen av systemet, rapporterades i december förra året Naturens bioteknik , forskarna använde masspektrometri för att särskilja fragmenten efter deras massa. Dock, att testa prover med antikroppar är mycket enklare och billigare, säger forskarna.

Snabb screening

Bhatia säger att hon föreställer sig två möjliga tillämpningar för den här typen av test. En är att screena patienter som kommer till akuten och klagar på symtom som kan tyda på en blodpropp, tillåter läkare att snabbt triage sådana patienter och avgöra om fler tester behövs.

"Just nu vet de helt enkelt inte hur de effektivt ska definiera vem de ska göra den mer omfattande upparbetningen på. Det är en av de saker som du inte har råd att missa, så att patienter kan få en onödigt dyr genomgång, säger Bhatia.

En annan applikation är att övervaka patienter som löper hög risk för en propp – till exempel, människor som måste tillbringa mycket tid i sängen för att återhämta sig från operation. Bhatia arbetar med ett urinstickstest, liknar ett graviditetstest, som läkare kunde ge patienter när de går hem efter operationen.

"Om en patient löper risk för trombos, du kan skicka hem dem med ett 10-pack av dessa pinnar och säga, "Kissa på det här varannan dag och ring mig om det blir blått, '" hon säger.

Tekniken kan också vara användbar för att förutsäga återkommande blodproppar, säger Henri Spronk, en biträdande professor i biokemi vid Maastricht University i Nederländerna.

"Höga nivåer av aktiveringsmarkörer har varit relaterade till återkommande tromboser, men de har inte bra känslighet eller specificitet. Genom applicering av nanopartiklar, om det har visat sig vara vältolererat och giftfritt, förändringar i de normala låga nivåerna av fysiologisk trombingenerering kan lätt upptäckas, " säger Spronk, som inte ingick i forskargruppen.

Bhatia planerar att starta ett företag för att kommersialisera tekniken, med finansiering från MIT:s Deshpande Center for Technological Innovation. Andra tillämpningar för nanopartikelsystemet kan innefatta övervakning och diagnos av cancer. Det kan också anpassas för att spåra lever, lung, och njurfibros, säger Bhatia.

Uppsatsen har titeln "Nanopartiklar som känner av trombinaktivitet som syntetiska urinbiomarkörer för trombos."

Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.