В начале пандемии COVID-19 врачи признали, что пациенты, у которых развился «цитокиновый шторм» — всплеск провоспалительных иммунных белков, — часто были самыми больными и подвергались высокому риску смерти. Но цитокиновый шторм может возникнуть и при других заболеваниях, например, при гриппе. Сегодня ученые сообщают предварительные результаты по датчику пота, который действует как система раннего предупреждения о надвигающемся цитокиновом шторме, что может помочь врачам более эффективно лечить пациентов.
Исследователи представят свои результаты сегодня на весеннем собрании Американского химического общества (ACS).
«Особенно сейчас, в контексте COVID-19, если вы можете отслеживать провоспалительные цитокины и видеть, как они растут, вы могли бы лечить пациентов на ранней стадии, даже до того, как у них разовьются симптомы», — говорит Шалини Прасад, доктор философии, руководитель проекта. следователь, представляющий работу на собрании.
Раннее обнаружение важно, потому что как только начинается цитокиновый шторм, чрезмерное воспаление может повредить органы, вызывая тяжелое заболевание и смерть. Напротив, если бы врачи могли назначать стероидные или другие методы лечения, как только уровни цитокинов начнут повышаться, количество госпитализаций и смертей можно было бы снизить.
Хотя анализы крови могут измерять цитокины, их сложно выполнять дома, и они не могут постоянно контролировать уровень белков. Цитокины выделяются с потом в меньшем количестве, чем в крови. Чтобы собрать достаточно пота для тестирования, ученые попросили пациентов заняться физическими упражнениями или приложили небольшой электрический ток к коже пациентов. Однако эти процедуры сами по себе могут изменять уровни цитокинов, отмечает Прасад. «Когда дело доходит до цитокинов, мы обнаружили, что их нужно измерять в пассивном потоотделении. Но большая проблема заключается в том, что мы мало потеем, особенно в условиях кондиционирования воздуха», — говорит она. Прасад из Техасского университета в Далласе считает, что у большинства людей выделяется лишь около 5 микролитров, или одна десятая капли, пассивного пота на 0,5-дюймовом квадрате кожи за 10 минут.
Поэтому исследователи хотели разработать чрезвычайно чувствительный метод измерения уровня цитокинов в крошечных количествах пассивного пота. Они опирались на свою предыдущую работу над носимым датчиком пота.для мониторинга маркеров воспалительного заболевания кишечника (ВЗК). Устройство, похожее на наручные часы, которое коммерциализирует EnLiSense LLC (компания, соучредителем которой является Prasad), измеряет уровни двух белков, которые резко повышаются во время вспышек ВЗК. При ношении устройства на руке пассивный пот диффундирует на одноразовую сенсорную полоску, прикрепленную к электронному считывающему устройству. Сенсорная полоска, содержащая два электрода, покрыта антителами, которые связываются с двумя белками. Связывание белков с их антителами изменяет электрический ток, протекающий через электронную книгу. Затем считыватель по беспроводной сети передает эти данные в приложение для смартфона, которое преобразует электрические измерения в концентрации белка. Через несколько минут старый пот выходит наружу, а недавно выделенный пот поступает на полоску для анализа.
Для своего нового сенсора цитокинов (названного SWEATSENSER Dx) исследователи создали сенсорные полоски с антителами против семи провоспалительных белков: интерлейкина-6 (IL-6), IL-8, фактора некроза опухоли-α (TNF-α), Связанный с TNF лиганд, индуцирующий апоптоз, IL-10, индуцированный интерфероном-γ белок-10 и C-реактивный белок . Они вставили полоски в свое устройство и в небольшом наблюдательном исследовании протестировали их на шести здоровых людях и пяти людях с гриппом. У двух больных был повышен уровень цитокинов, и у всех участников цитокины в пассивном потоотделении коррелировали с уровнями тех же белков в сыворотке крови.
SWEATSENSER Dx оказался достаточно чувствительным даже для измерения цитокинов у пациентов, принимающих противовоспалительные препараты, которые выделяют цитокины в диапазоне концентраций низких пикограмм на миллилитр. Устройство отслеживало уровни цитокинов в течение 168 часов, прежде чем сенсорную полоску потребовалось заменить.
EnLiSense в партнерстве с исследователями в настоящее время планирует клинические испытания сенсора цитокинов на людях с респираторными инфекциями. «Доступ к пациентам с COVID-19 был проблемой, потому что медицинские работники перегружены и не имеют времени тестировать исследовательские устройства», — говорит Прасад. «Но мы собираемся продолжать тестировать его на все респираторные инфекции, потому что сам триггер болезни не имеет значения — это то, что происходит с цитокинами, которые мы заинтересованы в мониторинге».
Источник: