Создан сверхчувствительный световой сенсор для портативного анализа крови на болезнь Альцгеймера

Исследователи совершили значительный прорыв в разработке анализа крови на болезнь Альцгеймера, создав новую конструкцию сенсора. Он обладает сверхчувствительностью, превосходит конкурирующие технологии и может быть встроен в портативное устройство.

Результаты, подробно описанные в ведущем журнале Optica, демонстрируют, что световая технология команды успешно определяет в кровотоке уровни специфических белков, служащих индикаторами болезни Альцгеймера.

Ключевое преимущество: новое устройство может измерять несколько «амилоидных биомаркеров» одновременно, что позволяет анализировать их соотношение — показатель, который становится высокоточным индикатором заболевания.

Это достижение приближает проект, разрабатываемый учёными Йоркского университета, на важный шаг к клиническим испытаниям.

Значительно усиленный сигнал

Международная команда из Йоркского университета, Университета Стратклайда и исследователей из Сан-Паулу (Бразилия) улучшила работу устройства, перепроектировав сенсор на наноскопическом уровне. Вместо предыдущей конструкции с параллельными канавками новый сенсор использует решётку «нанопиляров». В сочетании с наночастицами золота это значительно усиливает световой сигнал, используемый для обнаружения белков.

Доктор Стивен Куинн, ведущий проект вместе с профессором Томасом Крауссом и доктором Кристиной Ван, пояснил: «При сравнении фотонных технологий используется «показатель качества» — своего рода оценочная карта, учитывающая ключевые параметры, такие как чувствительность и соотношение сигнал/шум. Показатель нашего нового сенсора превосходит конкурентные технологии.

Мы расширили границы возможного. Новая конструкция позволила нам обнаруживать амилоидные биомаркеры при сверхнизких, клинически значимых концентрациях, которые не мог достичь наш предыдущий сенсор. Дополнительное преимущество в том, что технология остаётся масштабируемой, пригодной для массового производства, и мы стремимся сделать её такой же простой в использовании, как тест на COVID».

Потенциал для смены парадигмы

Текущие методы диагностики болезни Альцгеймера, такие как сканирование мозга (ПЭТ/МРТ) или инвазивная люмбальная пункция, — дорогостоящие, длительные и не повсеместно доступные. Хотя появляются новые высокоточные лабораторные анализы крови, они требуют громоздкого, дорогого оборудования, а стоимость одного теста может достигать тысяч фунтов.

Технология команды из Йорка внедряется в портативное устройство, которое сможет дать результат в течение секунд по капле крови из пальца. Предполагаемая стоимость — менее £100 за тест. Это может сделать раннюю диагностику гораздо доступнее, позволив пациентам получать новые методы лечения, наиболее эффективные на ранних стадиях болезни.

Доктор Куинн добавил: «Новые методы лечения болезни Альцгеймера нацелены на специфические липкие амилоидные белки, которые накапливаются в мозге. Чтобы эти препараты были эффективны, врачам сначала нужно подтвердить наличие такого накопления — состояние, известное как «амилоидная позитивность». Простой, масштабируемый анализ крови может стать способом обеспечить широкий доступ к этим новым методам лечения. Наше видение — устройство, удобное для клиницистов и применимое в медицинских учреждениях по всему миру».

Следующие шаги

Следующая важная веха проекта — валидация устройства с использованием образцов крови пациентов с болезнью Альцгеймера и здоровой контрольной группы. Эта ключевая фаза определит, насколько эффективно тест может дифференцировать эти две группы.

«Технология не ограничивается болезнью Альцгеймера, — сказал доктор Куинн. — Те же принципы и протоколы могут быть использованы для обнаружения белка под названием фосфорилированный тау (другой ключевой биомаркер Альцгеймера), а также альфа-синуклеина при болезни Паркинсона. Мы считаем, что это может стать платформенной технологией для помощи в дифференциации различных форм деменции, что является серьёзной проблемой для клиницистов.

Хотя нам ещё предстоит доказать его эффективность на образцах пациентов, этот технологический прогресс — жизненно важная часть головоломки и обещает стать экономически эффективным инструментом, открывающим путь к широкодоступному тестированию».