新的疟疾分析方法可在几分钟内揭示疾病的严重程度
如果不及时治疗,疟疾会在 24 小时内从轻度发展为重度,甚至可能致命。因此,不列颠哥伦比亚大学的研究人员开发了一种快速、灵敏地评估这种蚊媒传染病进展的方法,这种疾病仍然是低收入国家的主要杀手。
疟疾对人体造成严重破坏的一种方式是导致过量有毒血红素(血红蛋白的非蛋白质成分)在血液中积聚。除其他外,这种游离血红素会诱发红细胞(RBC)的氧化应激,导致其硬化、破坏并随后从循环中排出——这种情况称为溶血性贫血。
在发表于《综合生物学》杂志上的研究中,UBC 的研究人员发现,红细胞的僵硬程度与血液中氧化血红素或血红素的浓度直接相关。由于血红素很难直接测量(它往往会插入细胞膜),因此监测红细胞变形性的变化可以作为血红素诱导的氧化应激和疟疾进展的可靠替代标记。
“由于这种方法是机械化的,因此非常适合资源匮乏的国家,而绝大多数疟疾传播都发生在这些国家,”不列颠哥伦比亚大学博士后研究员、这项研究的主要作者 Kerryn Matthews 说道。“分析疟疾严重程度的其他方法需要培训或昂贵的设备或化学品,而发展中国家并不容易获得这些设备或化学品。”
为了快速灵敏地测量红细胞的变形能力,UBC 的研究人员开发了“多路复用流体柱塞”:这是一种简单的微流体装置,由 34 个漏斗状微型通道的平行阵列组成,可同时施加均匀、精确控制的压力。
通过将全血装入柱塞,在每个通道中停靠一个红细胞,并逐渐施加更高的压力,直到红细胞被挤过去(如果红细胞太硬,则不会被挤过去),人们能够同时确定许多细胞的刚性或皮质张力,并在几分钟内建立红细胞可变形性概况。
“该设备可以很容易地与配有数码相机的传统显微镜集成,”马修斯说。“并且附带的软件可以进行所有分析并记录压力,使用起来非常简单。”
除了表明疟疾感染的状态之外,红细胞变形性信息对于抗疟药物的开发以及阐明红细胞从血液循环中分离和破坏的机制也很有价值。