发现可能有助于治疗镰状细胞病

一个跨学科的、国际研究小组已经发现新的生物物理标记,可以帮助改善治疗镰状细胞病的认识,一步发展中更好的方法治疗遗传性血液疾病影响每年估计有80000到100000的美国人。

“关键需要特定的生物标记物,可以用来评估治疗镰状细胞病的有效性,”题名为说,总统的卡内基梅隆大学,该研究的作者之一。“这项研究显示技术工程和物理学中常用的可以帮助我们更好地了解患者的红细胞镰状细胞病的治疗反应,这可能导致改进诊断和治疗。”

发现工程师,物理学家和临床医生来自卡内基梅隆大学、匹兹堡大学、麻省理工学院,佛罗里达大西洋大学、高丽大学、韩国先进的科学和技术研究所和哈佛大学将本周发表在网上的早期版本美国国家科学院院刊》上(PNAS)。

有镰状细胞病的人异常的血红蛋白,红细胞中的一种蛋白质,携带氧气到全身。正常红细胞是灵活的光盘,容易弯曲和拉伸流过身体的狭窄的血管。在镰状细胞病,异常血红蛋白形成纤维,导致血液细胞被夷为平地,镰状形状和变硬时失去氧。这种形状和刚度变化导致红细胞被困在血管,防止氧气的运输到周围组织。这可能会导致贫血和极端痛苦和影响身体的组织和器官的健康。

目前,羟基脲是fda唯一批准的治疗镰状细胞病的药物。药物降低镰状红细胞和用于治疗疼痛和减少一些病人需要输血,但它不工作在所有的病人。研究人员一直在分歧导致药物的工作机制。一些人认为它通过重新激活胎儿血红蛋白,这是在运输氧比异常导致镰状血红蛋白。其他人认为它通过增加红细胞的体积,减少镰状血红蛋白的浓度。

在当前的研究中,国际研究小组评估了生物物理properties-shape,表面积和体积和生物力学properties-flexibility粘性红细胞正常充氧条件下利用电磁波测量小的物理性质的差异。的技术,称为共同的路径干涉显微镜,允许研究人员获得细胞的三维视图。

使用镰状细胞病的患者的血液样本,研究人员分开血红细胞分成四组根据他们的密度。正常,圆盘形红细胞密度最小,而严重镰状细胞是最密集的。然后他们把样品从人们接受羟基脲治疗和那些没有接受治疗。那些接受治疗的血红细胞显示改善所有的生物物理和生物力学性能测试在所有密度的水平。此外,红色的物理性质的改善血细胞人用羟基脲治疗更多的增加相关红细胞体积比的胎儿血红蛋白水平。

“我们的发现一束光照耀在羟基脲行动背后的机制,在科学界一直争论不休,“明刀说,主要研究科学家在麻省理工学院材料科学与工程系和这项研究的合著者。“这是令人兴奋的,使用最新的光学成像工具,我们现在可以确认哪一个是主导的机制。理解关键的作用机制将使我们探索小说和改善了镰状细胞病的治疗方法。”

研究人员希望,这些生物物理标记可以结合生化和分子水平上的标记来评估病人的严重程度镰状细胞病,确定病人是否会回应羟基脲治疗和监测治疗的有效性。