In de VS is een biosensor ontwikkeld die continu de concentratie van een willekeurige organische stof in het bloed van een patiënt kan monitoren. Zo kun je zowel een ziekteverloop volgen als de dosering van een geneesmiddel optimaal instellen, claimen Hyongsok Soh en collega’s van de University of California (Santa Barbara) in Science Translational Medicine.

Voorlopig is de sensor nog te groot om onderhuids te implanteren. Je zou hem moeten aansluiten op een katheter die voortdurend bloed van de patiënt aftapt. Voor iemand die toch al aan het infuus ligt is dat echter niet zo’n bezwaar, en de onderzoekers gaan er van uit dat er in een later stadium vast wel een draagbare variant wordt bedacht.

Hun MEDIC-sensor (Microfluidic Electrochemical Detector for In vivo Continuous monitoring) is gebaseerd op zogeheten aptameren. Dat zijn korte stukjes enkelstrengs DNA, in dit geval met 28 basen. Aan het ene eind zitten ze via een zwavelhoudend tussenstukje vast aan een goudelektrode, aan het andere eind hangt een molecuul met een zekere redox-activiteit (om precies te zijn methyleenblauw).

Een deel van de basenvolgorde van het aptameer is zo gekozen dat hij als het ware ‘past’ op het gezochte molecuul, en zich daar selectief aan kan binden. Daarbij draait de streng zich als het ware om dat molecuul heen, met als gevolg dat het methyleenblauw dichter bij de elektrode komt te zitten. Dat beïnvloedt weer de elektrochemische interactie met die elektrode, en dát is vrij eenvoudig te meten.

Daarbij zit de constructie zo in elkaar dat je simpelweg een module met een ánder aptameer in de MEDIC-sensor kunt pluggen wanneer je een andere stof wilt gaan meten.

De binding met het aptameer is zwak en reversibel: er ontstaat een evenwicht tussen vrije en gebonden doelmoleculen. Hoe meer van die moleculen in het monster aanwezig zijn, des te hoger wordt het percentage aptameren dat er op een gegeven moment eentje te pakken heeft. De meting is dus kwantitatief, en de sensor kan continu worden gebruikt.

Om de sensor te beschermen tegen de overige componenten in het bloed, hangt hij niet direct in het monster maar in een laagje bufferoplossing dat daar bovenop drijft, en de gezochte moleculen ter plekke uit het monster extraheert.

De onderzoekers hebben hun sensor nog niet op menselijke patiënten uitgeprobeerd, maar wel op menselijk bloed in vitro en op knaagdieren. Met het kankermedicijn doxorubicine en het antibioticum kanamycine bleek het alvast prima te werken.

Ze vergelijken de mogelijke impact al met die van de jongste generatie glucosesensoren. Die dingen zijn momenteel bezig om de zorg voor diabetici te revolutionariseren: voor het eerst kun je immers continu een optimale dosis insuline toedienen. Met MEDIC zou dat ook moeten kunnen met alle mogelijke medicijnen waar tot nu toe geen goede sensor voor bestond.

bron: C&EN, Science Translational Medicine