Poslednjih godina, proces masovne spektrometrije koji može da otkrije količine lekova u biološkom uzorku, kao što je krv, postao je moćno dijagnostičko sredstvo za pomoć medicinskim stručnjacima da identifikuju i prate nivoe terapeutskih lekova kod pacijenata, što može izazvati neželjene ili opasne posledice.
Zadržavanje ove tehnike—koja se zove tečna hromatografija tandem masena spektrometrija ili skraćeno LC-MS/MS—je to što često zahteva relativno velike biološke uzorke i niz komplikovanih koraka koji se moraju uraditi ručno da bi se uzorci pripremili za analizu.
Na Univerzitetu Braun, tim biomedicinskih inženjera radi na tome da ovaj dugotrajni proces učini jednostavnijim i mnogo automatizovanijim, što je ključni sastojak tehnike koju kliničari široko usvajaju. Istraživači su svoje rezultate podelili u naučnim izveštajima u ponedeljak, 6. februara.
U studiji, oni predstavljaju snažan novi metod za precizno merenje i identifikaciju osam antidepresiva koji se najčešće prepisuju ženama: bupropion, citalopram, dezipramin, imipramin, milnacipran, olanzapin, sertralin i vilazodon.
Metoda radi upravo ono što su se istraživači nadali. U stanju je da identifikuje i prati ove lekove iz malih bioloških uzoraka—po 20 mikrolitara, što je otprilike ekvivalent krvi uzetoj iz uboda. Metodu takođe mogu skoro u potpunosti da urade roboti za rukovanje tečnostima koji se nalaze u većini laboratorija kliničke masene spektrometrije.
„Mi smo dizajnirali naš metod i sastavili komplete tako da nakon što se uzorci sakupe, mogu da se stave u kompjuterski program za robotski rukovalac tečnostima, a sve što korisnik u suštini treba da uradi je da skine poklopce, pritisne neka dugmad, i to će ići od početka do kraja“, rekla je glavni autor Ramisa Fariha, dr Braun. student koji radi u laboratoriji za mikrofluidnu dijagnostiku i biomedicinsko inženjerstvo koju vodi profesor Braun Anubhav Tripathi.
Kada su uzorci spremni, korisnik ih stavlja kroz maseni spektrometar, koji razbija uzorak na sitne fragmente koji sadrže znakove lekova koje traže. Tačnost metode je uporediva sa drugim tehnikama zasnovanim na LC-MS/MS, ali ima prednost u mnogo manjoj veličini uzorka i može se u velikoj meri automatizovati korišćenjem alata za rukovanje tečnostima.
Ove inovacije postavljaju neposredni potencijal sistema da se široko prevede u klinička okruženja kako bi se pomoglo u praćenju uticaja lekova koji se prepisuju pacijentima sa dijagnozom depresije, uključujući žene koje pate od postporođajne depresije.
„Napravili smo veoma veliki korak“, rekao je Tripati, Braun profesor inženjerstva, glavni istraživač laboratorije i autor studije. „Za prilagođavanje kliničke laboratorije, želite da smanjite grešku od strane ljudi. Što više automatizujete, dobijate veću robusnost i više poverenja lekara.“
Depresija je rastuća globalna kriza, a žene se suočavaju sa većom stopom dijagnoze od muškaraca. Procenat pacijenata kojima su prepisani antidepresivi se utrostručio u poslednje dve decenije, a kliničari se nalaze na raskrsnici između pronalaženja pravog leka koji odgovara pacijentu i praćenja njegove količine u telu, napisali su istraživači u studiji.
Trenutno ne postoje komercijalni proizvodi u SAD koji bi pomogli kliničarima da direktno prate koliko su ovi lekovi prisutni kod pacijenata, primetili su istraživači. Kliničari se često oslanjaju na kvalitativne metode, kao što su ankete, zbog toga koliko su metode masene spektrometrije nametljive za pacijente u smislu veličine uzorka i dugotrajne prirode pripreme uzoraka za mašinu.
Tripati i kolege u njegovoj laboratoriji počeli su da rade na ovom potencijalnom rešenju 2021. godine nakon što su zamoljeni da procene komercijalni evropski komplet koji koristi LC-MS/MS za otkrivanje lekova kod ljudi. Rad je u velikoj meri rezultat saradnje između Braunovih diplomaca i studenata koji rade u laboratoriji.
Istraživači, predvođeni Farihom, odlučili su da se potrude u dizajniranju sopstvenog kompleta koji bi mogao biti jednako tačan, ali mnogo jednostavniji. Počeli su tako što su identifikovali neke od najčešće korišćenih depresiva, a odatle su radili na preciziranju načina na koji LC-MS/MS tehnika identifikuje lekove, uključujući i količinu uzorka koja joj je potrebna i uspostavljanje kontrole koju bi mogli da pokrenu u odnosu na stvarne uzorke.
Nakon niza kontrola kvaliteta, podešavanja i testiranja različitih metoda merenja uzoraka u različitim uslovima, istraživači su uzeli ceo proces za pripremu uzorka i razbili ga tako da se može programirati u mašinu koja može da se nosi sa pripremom. od tečnosti.
Braunovi istraživači su koristili JANUS G3 robotski rukovalac tečnostima u svom radu, ali su rekli da kliničari mogu da koriste jednostavnije ili naprednije mašine. Tim je detaljno opisao kako su programirali svoju mašinu na način koji drugi mogu lako da repliciraju sa svojom opremom.
„Svaki put kada naša laboratorija i naš tim objave rad, ulazimo u detalje kako bi drugi lako mogli da repliciraju naše rezultate“, rekao je Fariha.
Tim je takođe napravio prototip kompleta koji se može poslati kliničarima kako bi mogli primeniti metodu u svojim laboratorijama. Kompleti uključuju potrebne hemikalije i rastvarače zajedno sa detaljnim uputstvima u kojima se navodi na šta bi kliničari trebalo da paze na osnovu sopstvenih iskustava i brojnih podešavanja koja su napravili tokom procesa kontrole kvaliteta.
Tim – poznat u laboratoriji kao tim za kliničku dijagnostiku i automatizaciju – planira da radi na sledećim projektima automatizacije u onkologiji, kao što je dizajniranje kompleta koji bi mogao da otkrije rak jajnika.
Tim za automatizaciju ima veliki broj studenata koji učestvuju – primer kako Braunovi studenti sarađuju jedni sa drugima i sa fakultetom u rešavanju problema iz stvarnog sveta. Emma Rothkopf, viši stručnjak za biomedicinsko inženjerstvo i autor rada, rekla je da je to iskustvo bilo ključno u njenom pomaganju da direktno premosti koncepte koje je naučila u akademskom okruženju u laboratoriju.
„Zatekao bih sebe kako gledam podatke ili radim određene korake i pomislim: ‘O, moj Bože, naučio sam ovo na času’, rekao je Rothkopf.
