Sprawne funkcjonowanie ludzkiego mózgu zależy od prawidłowych proporcji neuroprzekaźników, takich jak serotonina, dopamina, acetylocholina czy adrenalina. Zakłócenia tych proporcji wiążą się z występowaniem chorób. Często mają one miejsce jeszcze na długo przed pojawianiem się objawów klinicznych, dlatego tak istotne jest, aby móc w szybki, prosty i tani sposób zbadać poziomy poszczególnych neuromediatorów. Zespół naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk prowadzi prace nad znalezieniem metody spełniającej te warunki.

“Dążymy do tego, żeby wykrywać neuroprzekaźniki w jak najniższych stężeniach i bez dodatkowego przygotowania próbki – mówi mgr Magdalena Kundys-Siedlecka, współautor badania. – W pracy, którą właśnie opublikowaliśmy udowodniłam, że w mysim serum (czyli krwi bez czerwonych krwinek) potrafię wykryć serotoninę w stężeniu tak niskim, jakie można znaleźć fizjologicznie.”

Zespół dąży do opracowania metody, która pozwoliłaby na jednoczesne wykrywanie wielu neuroprzekaźników w jednej próbce. Powinna to być próbka jak najmniej przetworzona, bez dodatkowych przygotowań. Naukowcy uważają, że wiele chorób wywołanych jest nie tyle niedoborem lub nadmiarem konkretnego neuroprzekaźnika w określonych obszarach mózgu, ale zaburzeniami równowagi między wszystkimi składnikami neurogospodarki. Gdyby więc udało się zbadać ich stężenie w pojedynczej próbce krwi, śliny czy płynu mózgowo-rdzeniowego, można byłoby przekonać się, co naprawdę dzieje się w ośrodkowym układzie nerwowym i co stanowi prawdziwą przyczynę danego schorzenia.

Kluczem do dokładnego oznaczenia stosunkowo małych stężeń neuroprzekaźników okazała się technika wirowania próbki na elektrodzie, co wymusza szybszy transport masy. Dzięki temu wydajność reakcji jest wielokrotnie zwiększona, a pomiar przyspieszony.

“Jesteśmy przy tym w stanie wykryć wszystkie neuroprzekaźniki, które są elektrochemicznie aktywne, czyli podlegają procesom utleniania i redukcji – mówi mgr Kundys-Siedlecka. – Ja pokazuję, jak jednocześnie oznaczać dwa z nich: dopaminę i serotoninę. Muszę dodać, że dopaminę identyfikujemy bez pudła, choć jest bardzo podobna do innych: adrenaliny, noradrenaliny i jeszcze paru katecholamin.”

Obecnie udało się w ten sposób oznaczyć poziom serotoniny u myszy. W następnym etapie naukowcy sprawdzą czy ta sama metoda będzie skuteczna dla próbek pobranych od ludzi. Jeśli tak będzie, w przyszłości pojawi się nowe narzędzie diagnostyczne, wymagające pobrania od pacjenta jedynie kropli (ok 70 mikrolitrów) krwi, aby ocenić stężenie neuroprzekaźników. Jeśli zaś uda się udoskonalić tę technikę, być może zaistnieje możliwość takiej samej analizy z wykorzystaniem płynów, których pobieranie jest kompletnie nieinwazyjne, jak np. ślina.

„Serotoninę umiemy już wykrywać w stężeniach podobnych do ludzkich – mówi prof Martin Jönsson-Niedziółka, współautor badania. – Z dopaminą, najciekawszym z neuroprzekaźników, jeszcze się nam nie udaje, a inne mają tak niskie stężenia, że potrzebujemy modyfikacji powierzchni elektrodowej, a zapewne i całej metody, żeby z dużym prawdopodobieństwem powiedzieć, że wykrywamy je w nieprzygotowanej próbce. Wiemy natomiast, że przy wyższych stężeniach umiemy już odseparować sygnały serotoniny i dopaminy w tej samej próbce. Nasza metoda to dwie korzyści dla każdego szpitala, który zechce ją zastosować: po pierwsze, czas. W przypadku serotoniny to najszybsza znana metoda wykrywania, od pobrania do wyniku upływa mniej niż godzina; no chyba, że próbkę trzeba przewieźć. Po drugie, koszt. Metoda jest tania, a sprzęt może obsługiwać technik laborant po krótkim przeszkoleniu.”

Bibliografia:
Kundys-Siedlecka M., Bączyńska E., Jönsson-Niedziółka M. Electrochemical Detection of Dopamine and Serotonin in the Presence of Interferences in a Rotating Droplet System. Analytical Chemistry 2019

Dodaj komentarz