Биохимическая реакция между ферментом люциферазой и кислородом заставляет светлячков светиться и считается одним из самых известных примеров биолюминесценции в природе. В настоящее время международная группа исследователей во главе с Еленой Гун из Университета Миссури работает над тем, чтобы использовать силу биолюминесценции в недорогом, неинвазивном портативном медицинском устройстве визуализации, которое однажды можно будет применить во многих областях биомедицинских исследований, трансляционной медицины. и клинические диагнозы.

Потенциальные применения включают разработку более эффективных методов лечения рака, диабета и инфекционных заболеваний , а также мониторинг различных метаболических функций, таких как здоровье кишечника, как у животных, так и у людей, сказал Гун, доцент химии в Колледже искусств и наук и автор-корреспондент. об исследовании, опубликованном в Nature Communications .

«Это первый пример недорогого портативного прибора для визуализации биолюминесценции, который можно использовать на крупных нетрансгенных животных, таких как собаки», — сказал Гун. «Мобильность и экономическая эффективность этой технологии также делают ее мощным инструментом для использования во многих областях доклинических исследований, клинических исследований и диагностики».

Как только зонд для визуализации вводится в тело и достигает целевого внутреннего органа, такого как печень, уровень биологической активности, такой как токсичность для печени, определяет количество люциферина, которое попадает в кровоток. В конце концов, он достигает области устройства, вызывая биохимическую реакцию, которая создает свет. Портативный детектор света — примерно на 10 миллиметров, меньше диаметра пенни — затем помещается на поверхность тела рядом со вставленным устройством и измеряет интенсивность света. Уровень обнаруженного света коррелирует с количеством присутствующего люциферина, который ученые затем могут использовать при определении состояния здоровья целевого органа.

Джеффри Брайан, профессор ветеринарной онкологии Колледжа ветеринарной медицины и соавтор исследования, сказал, что эта технология будет полезна в клинических условиях — как в медицине животных, так и в медицине человека, — где медицинские работники могут определить, подходит ли лечение. работая внутри пациента.

«Это способ минимально инвазивного мониторинга физиологической реакции пациента на любое лечение, которое ему или ей назначают», — сказал Брайан, который также является заместителем директора отдела сравнительной онкологии онкологического центра им. Эллиса Фишеля. «Прямо сейчас большую часть времени мы ищем ответы на лечение, спрашивая пациента, как он себя чувствует, а затем делаем большие, инвазивные и дорогостоящие тесты, чтобы увидеть, работает ли лечение. Иногда это требует нескольких процедур. Но если мы может отслеживать желаемый эффект минимально инвазивным способом и продолжать отслеживать прогресс в течение длительного периода времени с помощью этой технологии, что, вероятно, уменьшит потребность в более инвазивных исследованиях ».

В дополнение к преимуществам этой технологии для диагностического тестирования, Гун сказал, что их подход может иметь потенциал для значительного сокращения количества собак, кошек и нечеловеческих приматов, используемых в экспериментальных целях компаниями по разработке лекарств.

«Портативная биолюминесцентная платформа для мониторинга биологических процессов у нетрансгенных животных in vivo» была опубликована в Nature Communications .