Быстрого и простого способа диагностики тромбов кровеносных сосудов не существует, и они часто остаются незамеченными до тех самых пор, пока не отрываются и не становятся причиной угрожающих жизни состояний – инсульта или инфаркта. Однако новая технология, разработанная в Массачусетском технологическом институте (Massachusetts Institute of Technology), может изменить ситуацию: группа инженеров разработала способ обнаружения тромбов с помощью простого анализа мочи.

Неинвазивная диагностика, описанная в последнем номере журнала ACS Nano, основана на наночастицах, обнаруживающих присутствие тромбина – одного из ключевых факторов свертывания крови.

По словам старшего автора статьи профессора биохимии Сангиты Бхатия (Sangeeta Bhatia), MD, PhD, такая система может быть использована для мониторинга состояния пациентов с высоким риском образования тромбов.

«Некоторые пациенты подвержены значительному риску тромбообразования, но существующие анализы крови не всегда в состоянии обнаружить новые тромбы», – комментирует ситуацию профессор Бхатия.

Свертывание крови – результат сложного каскада белковых взаимодействий, конечным результатом которого является образование фибрина – волокнистого белка, «запечатывающего» раны. Последний этап этого процесса – образование фибрина из фибриногена – контролируется ферментом тромбином.

Имеющиеся на сегодня тесты на свертывание крови носят косвенный характер, говорит Бхатия. Один из них, известный как D-димер тест, обнаруживает присутствие побочных продуктов фибрина, указывающее на процесс разрушения тромба, но никак не на начало его формирования.

Профессор Бхатия и ее коллеги разработали свой тест, основываясь на технологии, созданной ими в прошлом году для раннего выявления колоректального рака.

«Мы поняли, что эта технологии будет работать и на тромбах», – говорит Бхатия. «Поэтому мы взяли ранее разработанный нами тест – инъецируемые наночастицы – и сделали их сенсором тромбина».

Тромбин является регулятором гемостаза, играющим важную роль в развитии тромбоза – опасного для жизни состояния, связанного
со многими заболеваниями, в том числе с атеросклерозом и инсультом. Для обнаружения тромбов у живых животных инженеры MIT разработали
и связали с поверхностью наночастиц чувствительные к тромбину пептиды. После внутривенного введения эти «синтетические биомаркеры» обследуют
сосудистое русло на коагуляцию и в ответ на расщепления пептидов тромбином высвобождают в мочу лиганд-кодированные молекулы-репортеры.
Для обнаружения этих репортеров в моче и их количественной оценки используются антитела, специфически связывающиеся с лигандами.
В мышиной модели легочной эмболии новый тест показал достоверные различия в уровнях биомаркеров в моче между здоровым и тромботическим состояниями.
(Рис. ACS Nano)

Новая система представляет собой наночастицы оксида железа, уже одобренные FDA для использования на людях, покрытые пептидами, специфически связывающимися с тромбином. Наночастицы вводятся внутривенно, и в экспериментах на мышах они продемонстрировали свою способность распространяться по всему сосудистому руслу. Находящийся в крови тромбин расщепляет – в определенном месте – находящиеся на наночастицах пептиды, фрагменты которых выводятся из крови в мочу.

Пептидные фрагменты в моче идентифицируются путем обработки образца антителами, специфическими по отношению к включенным в эти фрагменты меткам, и могут быть оценены количественно. Эксперименты на мышах с моделью индуцированной тромбопластином легочной эмболии показали, что количество этих меток в моче прямо пропорционально уровню свертывания крови в легких.

В предыдущей версии этой системы для различения фрагментов по их массе использовалась масс-спектрометрия. Однако оценка образцов с помощью антител гораздо проще и дешевле, считают исследователи.

Профессор Бхатия видит две возможные категории пациентов, в лечении которых ее тест может оказаться особенно полезным. Первая категория – пациенты, пришедшие в отделение неотложной помощи с жалобами, которые свидетельствуют о возможном наличии тромба. Скрининг при помощи теста с наночастицами позволит врачам быстро выявить таких пациентов и определить, нужны ли дополнительные анализы.

«Сейчас они просто не знают, как эффективно определить, кому проводить более глубокое обследование. Это то, что вы не можете себе позволить пропустить, и в результате пациенты вынужденно подвергаются дорогому обследованию, которое вовсе не всегда оправдано».

Другая группа – пациенты с высоким риском тромбообразования, например, люди, вынуждено проводящие много времени в постели, восстанавливаясь после операции. Таким пациентам просто необходим постоянный мониторинг, и профессор Бхатия и ее коллеги работают над созданием тест-полоски, похожей на тест на беременность. Такие тест-полоски врачи могли бы давать пациентам, выписывающимся домой после операции.

Профессор Бхатия планирует создать компанию для коммерциализации своей технологии, которая может использоваться и для мониторинга и диагностики рака. Кроме того, ее можно адаптировать для диагностики еще одной группы тяжелейших заболеваний – фиброза печени, легких и почек.

Оригинальная статья Nanoparticles That Sense Thrombin Activity As Synthetic Urinary Biomarkers of Thrombosis