Ученые из НАСА и Университета штата Аризона (ASU) в США развили новый способ обнаружить потерю костной массы, обещающую быть более безопасной испособный к более раннему диагнозу, чем текущие методы, полагающиеся на Рентген. Они пишут об их работе в исследовании, должном быть изданным в PNAS этонеделя.Остеопороз, где остеопороз заставляет кости становиться более слабыми, угрожает больше чем половине сверх50-х в США.
Потеря костной массы также происходит в продвинутомстадии некоторых типов рака.Ведущий автор Ариэль Анбар является преподавателем в Отделении ASU Химии и Биохимии и Школы Земли и Исследования космоса.
Он сказалпресса:«К тому времени, когда эти изменения могут быть обнаружены Рентгеном, поскольку плотность остеопороза, значительное повреждение уже появилось».«Кроме того, Рентген не является безрисковым. Мы думаем, что мог бы быть лучший путь», добавил он.НАСА интересуется этим типом исследования, потому что астронавты в микрогравитации также испытывают потерю костной массы.
Новый метод, который развили Анбар и коллеги, полагается на обнаружение крошечных изменений в кальциевых изотопах, естественно присутствующих в моче.Пациенты не должны принимать внутрь искусственные радиоактивные индикаторы и не подвергнуты радиации, таким образом, нет фактически никакого риска, говорят исследователи.Новый метод полагается на факт, что различные изотопы кальция реагируют при немного отличающихся ставках.
Когда кости формируются, более легкие изотопы входят в новую кость aнемного быстрее, чем более тяжелые, различие, названное «фракционирование изотопа».Кость не является «мертвой», инертной материальной, но живой тканью, постоянно переносящей формирование и деструкцию. В здоровых, активных людях эти процессы находятся вбаланс, но болезнь может опрокинуть этот баланс, вызвав изменение в отношениях изотопа.Соответствующий автор Джозеф Скулан, адъюнкт-профессор в ASU, объединил все факторы, влияющие на этот баланс в предсказавшую математическую моделькальциевые отношения изотопа в крови и моче должны быть очень чувствительны к балансу костного минерала.
Предсказанный эффект является настолько небольшим, он должен быть измерен с помощью чувствительных методов масс-спектрометрии, особенно развитых в ASU.Для финансируемого НАСА исследования исследователи проверили образцы мочи дюжины здоровых волонтеров, ограниченных «постельным режимом» в течение 30 дней.Когда человек ложится в течение длительного периода, их костей весовой нагрузки, таких как те в ногах и позвоночнике, опыт «скелетная разгрузка» в результатеих потеря бремени.Во время скелетной разгрузки кости начинают ухудшаться как баланс между поколением кости и подсказками деструкции кости больше к деструкции.
Расширенныйпериоды постельного режима приводят к потере костной массы, подобной замеченному у больных с остеопорозом и астронавтами.Когда они проанализировали образцы мочи, исследователи нашли, что новый метод мог определить ранние признаки потери костной массы после всего одна неделя постельного режима, долгопрежде чем изменения в плотности кости могут быть обнаружены с помощью обычного метода рентгена двойной энергии absorptiometry (DEXA).Другая важная особенность нового метода – то, что это – единственный метод кроме DEXA, измеряющего чистую потерю костной массы непосредственно.
Первый автор Дженнифер Морган, чья докторская работа над ASU, сосредоточенным на развитии метода масс-спектрометрии, сказала:«Что мы действительно хотим знать, увеличивается ли сумма кости в теле или уменьшается».Команда теперь работает над способом оценить метод в образцах от больных раком.Анбар сказал, что их исследование является «доказательством понятия», и их статья в PNAS показывает «работы понятия как ожидалось у здоровых людей в четко определенномэксперимент.
Следующий шаг должен видеть, работает ли он как ожидалось у больных с изменяющими кость болезнями."«Это открыло бы дверь в клинические заявления», добавил он.Исследователи отмечают, что метод может быть применен ко многим другим болезням, вызывающим тонкие изменения в балансе изотопа или в концентрацииэлементы.
Эти виды подписей еще не были исследованы систематическим способом как потенциальные биоподписи для обнаружения раковых образований и других болезней, ихсказанный.«Понятие неорганических подписей» обещает ввести «совершенно новое поколение диагностики для рака и других болезней», говорит Анна Баркер, бывшаязаместитель директора Национального Онкологического института, который является теперь директором Поддающихся трансформации Сетей Здравоохранения и соруководителем Сложных Адаптивных Систем
Инициатива в офисе развития предпринимательства знаний в ASU.