Očekivani životni vek u Koreji će 2023. biti 83,6 godina, treći najveći među zemljama OECD-a, i stalno se povećava svake godine. Kako se udeo starijeg stanovništva povećava, društveni troškovi lečenja različitih gerijatrijskih bolesti takođe brzo rastu, a raste interesovanje za ranu dijagnozu bolesti.
Među različitim dijagnostičkim metodama, istraživači aktivno sprovode istraživanja o merenju glutamina kao indikatora gerijatrijskih bolesti otkrivajući da je koncentracija glutamina u ćelijama i krvi pacijenata sa ozbiljnim bolestima kao što su rak, dijabetes i demencija značajno promenjena u odnosu na normalni ljudi.
Dr Seo, Mun-Hjeong iz Centra za istraživanje prirodnih proizvoda na Korejskom institutu za nauku i tehnologiju (KIST), zajedno sa dr Parkom, Keunvanom iz Istraživačkog centra za informatiku prirodnih proizvoda, razvili su tehnologiju koja može brzo i precizno meriti koncentracije glutamina bez komplikovanih procesa merenja i skupe analitičke opreme kroz princip „sastavljanja proteina izazvanog ligandom“. Istraživanje je objavljeno u časopisu Sensors and Actuators.
Glutamin je aminokiselina u krvi koju ćelije koriste za sintezu proteina ili kao izvor energije, a njegova brza fluktuacija u određenim situacijama čini ga korisnim biomarkerom za lečenje i ranu dijagnozu bolesti. Iz tog razloga, istraživači aktivno proučavaju metabolizam glutamina u telu kako bi dijagnostikovali metaboličke i degenerativne bolesti, uključujući lečenje raka inhibiranjem metabolizma glutamina, koji je takođe hranljiva materija za ćelije raka.
Do sada se merenje koncentracije glutamina u telu oslanjalo na skupu specijalizovanu analitičku opremu kao što su analizatori aminokiselina, koji ne mogu meriti promene koncentracije glutamina u živim ćelijama u realnom vremenu. U slučaju relativno jeftinih istraživačkih kompleta, bili su potrebni glomazni procesi prethodnog tretmana kao što je uklanjanje proteina u biološkim uzorcima, što je rezultiralo dugim vremenima merenja i niskom preciznošću.
Tim je razvio senzorski protein za merenje glutamina na osnovu principa „sastavljanja proteina izazvanog ligandom“ koji može lako da meri koncentraciju glutamina u krvi. Odvajanjem proteina koji vezuje glutamin na dva veštačka proteina i potom vezivanja za uzorak, i nazvana je K-SHINE kombinovanjem K, simbola za glutamin, i SHINE, što znači sjajan.
Eksperimenti su pokazali da je K-SHINE senzor bio visoko selektivan, ne reagujući na aminokiseline slične strukture kao što su glutaminska kiselina i D-glutamin. Najniža koncentracija glutamina koja se može izmeriti je 1 mikromolar (µM, milioniti deo molara), što je 20 puta niže od enzimskog testa koji se najčešće koristi u istraživačkim kompletima. Pored toga, senzorski protein se može lako proizvesti u E. coli, što omogućava istraživačkom kompletu da analizira koncentracije glutamina na istom nivou kao analitički instrumenti vredni stotine miliona dolara.
Tim je takođe koristio K-SHINE senzor za praćenje promena u koncentraciji glutamina u citoplazmi i mitohondrijama živih ćelija u realnom vremenu. Konkretno, verifikacijom razlike u koncentraciji glutamina između ćelija raka i normalnih ćelija, očekuje se da će se ubrzati razvoj lekova protiv raka inhibiranjem metabolizma glutamina.
„K-SHINE senzor koji je razvio KIST omogućiće lako praćenje koncentracije glutamina, slično kao i samokontrola glukoze u krvi od strane dijabetičara“, rekao je dr Seo, Moon-Hieong. „Ako se koristi za istraživanje metabolizma glutamina, u velikoj meri će doprineti ranoj dijagnozi i identifikaciji uzroka teških gerijatrijskih bolesti kao što su rak, dijabetes i demencija, kao i razvoju lekova protiv raka koji regulišu metabolizam glutamina.“
