来源：南洋理工大学

来自新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）的科学家开发出一种成像探头，可以更早发现急性肾功能衰竭，这是一种可能致命的快速发展的疾病。

将已在小鼠中测试的新肾探针注射到血流中。当它们检测到由急性肾衰竭发作引起的分子变化时，它们会“点亮”。

这些探针由新加坡NTU的Pu Kanyi副教授和他的团队开发，可用于尿液样本的测试条，使其成为检测急性肾衰竭的非侵入性方法。

急性肾衰竭通常在几小时或几天内发生，并且在危重病人和需要重症监护的患者中最常见。目前的诊断平台无法检测出导致急性肾功能衰竭的早期，病前变化。

相比之下，由NTU团队开发的分子成像探针足够灵敏，可以跟踪由病情发作引发的生物过程的变化。

当在具有药物诱导的急性肾衰竭的小鼠模型上进行测试时，NTU开发的分子肾探针检测到比当前分子成像程序早1.5天的病情发作。该研究结果于5月在Nature Materials上发表。

来自南洋理工大学化学与生物医学工程学院的朴康义副教授说：“对于那些病情严重的患者，就像那些在紧张医疗单位的患者一样，每一分钟都可以逆转急性肾功能衰竭等疾病。这可能会导致患者的健康迅速恶化。我们的分子肾探针很有用，因为它们在分子水平上跟随身体的细微变化，并且可能有助于在疾病发生之前阻止疾病的发展 - 当前的诊断方法无法实现做。”

Pu副教授设想在重症监护病房中使用这些探针，早期发现急性肾功能衰竭对患者的生存至关重要。

他说：“在我们的下一阶段研究中，我们需要专注于使用重症患者的尿液样本进一步完善探针。我们计划通过与新加坡和海外的医疗机构合作来实现这一目标。”

该团队已就该技术申请了新加坡专利。

工作原理

为了确保分子肾探针跟踪正确的信号和生物过程，美国化学学会教授Pu和他的团队首先确定了活性氧（ROS），这是一种化学上不稳定的分子，是肾损伤的早期生物标志物。体内活性氧的不平衡会导致身体脂肪组织、DNA和蛋白质的损伤，医生知道，这些损伤会引发器官细胞死亡和肾纤维化的途径，损伤的肾脏再也无法愈合。

Pu教授说：“许多报告表明，在急性肾损伤发生之前，血浆或尿液中的活性氧（ROS）是不受调节的。这意味着直接的ROS检测可以更早地识别急性肾衰竭。”

然后，研究小组创造了由三个组成部分组成的探针：一部分与已识别的活性氧反应；一部分确保探针在该反应时发光的发光信号部分；以及一部分确保探针通过儿童Neys而不是积聚在肝脏中（见图以下为IC）。这些探针足够灵敏，可以检测生物标志物浓度的细微变化，从而可以早期检测疾病。

在给小鼠注射顺铂（一种癌症药物）后，将探针注射到小鼠体内，其水平对肾脏具有破坏性。注射顺铂12小时后，探针亮起，提示检测到与急性肾损伤相关的生物标志物的变化。这与顺铂给药三天后在小鼠身上测量的肾小管损伤是一致的。

除了测试探针检测急性肾衰竭迹象的能力外，NTU团队还发现，探针具有高肾清除率，超过97%的探针被注射到小鼠体内，流经肾脏，作为尿液的一部分被排出体外。

该探针的肾脏清除率高，意味着这些探针可以直接用于尿液样本，美联社教授pu说。当添加到尿液样本中并孵育几个小时后，探针在生物标记物存在的情况下暴露于紫外线下时会亮起。他说，这为开发这些探针作为尿液样本的试纸开辟了可能性，使其成为未来检查急性肾衰竭的一种潜在的非侵入性方法。

More information: Jiaguo Huang et al. Molecular optical imaging probes for early diagnosis of drug-induced acute kidney injury, Nature Materials (2019). DOI: 10.1038/s41563-019-0378-4

Journal information: Nature Materials

原文链接：https://phys.org/news/2019-07-scientists-probes-acute-kidney-failure.html

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