חיישן חלבון מלאכותי מציע דרך חדשה למדידת קורטיזול עם סמארטפון

קורטיזול הוא הורמון מכריע המסדיר תפקודים גופניים חשובים רבים כמו לחץ דם ומטבוליזם, וחוסר איזון של הורמון לחץ זה יכול להוביל לבעיות בריאותיות.

באופן מסורתי, יש למדוד את רמות הקורטיזול במשרד של רופא או בסביבה קלינית אחרת. אולם התקדמות חדשה בתכנון חיישני ביו מלאכותיים סוללת את הדרך לבדיקות ואבחנות של נקודת טיפול ברמת דיוק הרבה יותר גדולה ממה שיש כיום.

אנדי יה, עוזר פרופסור להנדסה ביו -מולקולרית באוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז, המציא חיישן מלאכותי וזוהר הנקשר לקורטיזול בדם או בשתן ואז פולט אור כדי להצביע על רמות הורמון הלחץ בגוף. מחקר חדש ב כתב העת של החברה הכימית האמריקאית מדגים שטכניקה זו יכולה לאתר קורטיזול בכל הרמות הרלוונטיות לבריאות האדם.

יה הוכיח כי ניתן להשתמש בסנסור ביולוגי זה בשילוב עם המצלמה בסמארטפון כדי לאפשר לאנשים למדוד את רמות הקורטיזול בבית או במרפאה, עם רמות גבוהות של רגישות וללא המכשור היקר של המעבדה, והרחיב מאוד את הגישה למדידה מדויקת של מחוון בריאות חשוב זה.

מעוצב מאפס

יה הוא מומחה בעיצוב חלבונים מלאכותי, טכניקה המשתמשת בחישוב מונחה AI כדי לתכנן חלבונים לחלוטין מאפס. זה משתנה מגישות מסורתיות, המשנות חלבונים שנמצאים בעולם הטבע.

כדי ליצור מערכת גילוי חדשה לקורטיזול, YEH תכנן חיישן ביולוגי מבוסס חלבון בו הורמון הלחץ מפעיל שני חלבונים מעוצבים להתקרב זה לזה ברמה המולקולרית. תהליך זה מוביל לפליטת אור, כאשר יותר אור מצביע על יותר קורטיזול.

לידיעת יה, זוהי הדוגמה הראשונה של חיישן ביולוגי מעוצב באופן חישובי שיכול לבצע עם רגישות כל כך גבוהה וטווח דינמי לגילוי אנליט מולקולות קטן. שימוש במצלמה למדידת כמות וצבע האור הנפלט מאפשר לקרוא את רמות הקורטיזול ברגישות רבה יותר מכפי שמבחנים הנוכחיים מספקים.

נקודת טיפול

כלי אבחון חדש זה יהיה בפורמט "ערבוב וקריאה" הדומה לטכניקה המשמשת בבדיקות מהירות של Swab Swab Covid-19. הבדיקה דורשת רק טיפת דם או שתן, המעורבבים עם פיתרון המכיל את החיישן הביוס. לאחר מכן, מצלמת סמארטפון ואפליקציה יכלו לתרגם את האור הנפלט למדידה ישירה של רמות הקורטיזול.

"אתה יכול לקרוא את האות ישירות – הפלט של החיישן הוא פליטות קלות, כך שלמעשה אתה יכול פשוט לצלם את המבחן באמצעות הטלפון החכם שלך," אמר יה. "באופן אידיאלי, זה באמת תואם שדה."

תוצאות דינמיות

רמת הרגישות הגבוהה של הבדיקה היא שיפור עצום לעומת בדיקות מסורתיות, שלרוב לא מציעות מספיק תוצאות כמותיות כאשר מחוץ לטווח הרגיל של קורטיזול. הפיתרון של יה מכסה טווח דינמי רחב יותר, ומציע תוצאות כמותיות לרמות בריא, נמוכות מדי וגבוהות של קורטיזול.

חיישן זה רגיש מאוד בהשוואה לשיטות הסטנדרטיות הנוכחיות המשמשות בבית החולים. הטווח הדינמי הוא עצום בהשוואה למבחן המסורתי. "

אנדי יה, עוזר פרופסור להנדסה ביו -מולקולרית באוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז

בהמשך הקו, יה צופה כי טכנולוגיה זו עשויה לשמש גם במסגרת פיתוח תרופתי או אבחון כדי להבין טוב יותר ולטפל בבעיות הבריאותיות הנובעות ממחסור או עודפים של קורטיזול.

מחקר זה נתמך במימון של המכון הלאומי של המכון הלאומי לבריאות להדמיה ביו-רפואית והנדסה ביולוגית, יוזמת צ'אן צוקרברג וקרן הסטארט-אפ של UC סנטה קרוז.

מי שמעוניין ברישוי יכול לפנות למנהל העברת חדשנות ג'ף ג'קסון: (מוגן בדוא"ל).