一種新型生物傳感器，可以檢測人體內(nèi)苯丙氨酸的升降水平

當與金電極結(jié)合的核酸適體圍繞苯丙氨酸折疊時，它會在電極附近釋放亞甲基藍，由此產(chǎn)生的電化學信號尖峰，形成高靈敏度的可逆信號。

遺傳性苯丙酮尿癥（PKU）患者血液中的苯丙氨酸水平會帶來健康風險，這就要求他們嚴格控制蛋白質(zhì)的攝入量。據(jù)麥姆斯咨詢報道，加州大學圣巴巴拉分校的研究人員開發(fā)出了一種新型生物傳感器，可以檢測人體內(nèi)苯丙氨酸的升降水平，為PKU患者的個性化醫(yī)療和飲食提供了可能。研究人員稱，目前他們已經(jīng)在大鼠身上進行了測試，這種測量手段或?qū)⒓铀傥磥鞵KU創(chuàng)新療法的研究。

和注射器針頭差不多纖細的傳感器（外附藍色塑料外殼），可以插入嚙齒類動物的靜脈來追蹤苯丙氨酸水平。

大多數(shù)人不需要考慮他們體內(nèi)的苯丙氨酸水平。但在美國，大約每1.6萬人中就有1人天生患有苯丙氨酸羥化酶缺陷，無法正常分解氨基酸。因此，每次食用蛋白質(zhì)，他們血液中的苯丙氨酸水平就會上升，這會破壞大腦的氨基酸平衡，并可能造成永久性的神經(jīng)損傷。這種疾病可以通過低蛋白飲食和注射酶療法來進行控制。

通常，PKU患者每周要做兩次血檢，大部分采用指尖采血法，并且需要等待一周才能得到檢測結(jié)果。加州大學圣巴巴拉分校的生物工程師Kevin W. Plaxco說：“如果這種疾病的患者可以擁有類似現(xiàn)在糖尿病管理使用的實時監(jiān)測手段，相信可以顯著改善這些患者的治療和生活質(zhì)量?！?br />
Plaxco和他的研究團隊大約在5年前開發(fā)了一種用于測量活體大鼠血液中藥物分子的電化學傳感器，現(xiàn)在他們對這種傳感器進行了改造。首先，他們設(shè)計了一種能夠與靶分子苯丙氨酸結(jié)合的核酸適體。然后，他們將適體的一端固定在金電極上，另一端用亞甲基藍標記。當適體結(jié)合苯丙氨酸并圍繞苯丙氨酸折疊時，會將亞甲基藍報告子向下擺動，使其電子更接近電極，從而生成電流尖峰。這種結(jié)合可逆且具有選擇性，而且靈敏度足夠高，可以檢測到微小的濃度變化。

Plaxco的研究小組將針頭般纖細的傳感器插入四只麻醉大鼠的頸靜脈，然后向它們注射苯丙氨酸來模擬進食。傳感器每12秒讀取一次讀數(shù)，測量到苯丙氨酸水平的快速上升，然后在接下來的30分鐘內(nèi)呈指數(shù)下降。

Plaxco說，更進一步的動力學研究可以揭示種群或個體苯丙氨酸代謝的重要細節(jié)。他希望制作一款臨床研究版本，以確定個體的苯丙氨酸代謝率，并研究各種可能因素的影響。他的最終目標是為PKU患者開發(fā)一種類似血糖儀的可穿戴設(shè)備，實現(xiàn)連續(xù)測量。目前，他正在與企業(yè)合作，計劃將這項技術(shù)商業(yè)化。

加州大學洛杉磯分校研究神經(jīng)遞質(zhì)藥理學的Anne M. Andrews利用同一適體打造了一種苯丙氨酸體外傳感器，他評價說，“這種實時苯丙氨酸傳感器也將有助于簡化動物研究。老實說，我們甚至還沒有掌握基本的生物學原理，因為此前我們從來沒能在這種時間范圍內(nèi)進行測量。”

Andrews指出，“老鼠經(jīng)常被用作動物疾病模型，不過，在這些嚙齒類動物身上反復抽血相比人類抽血更不切實際。因為，它們體內(nèi)的鮮血很少，僅夠采集三到四個樣本而已。利用這項新的研究成果，在這種時間分辨率下通過這些動物做很多實驗一定會非常有趣?！?br />

責任編輯：lq