Analiza biomarkerów potu w domu – przyszłość opieki nad pacjentami z CF

Naukowcy z Northwestern University, Epicore Biosystems i kilku amerykańskich ośrodków klinicznych opracowali nową metodę zdalnego monitorowania pacjentów z mukowiscydozą. Dzięki specjalnej mikrofluidycznej „naklejce” możliwe stało się mierzenie stężenia chlorków w pocie oraz ocena aktywności kanału CFTR bez konieczności wizyty w laboratorium. Wyniki tych badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) pod tytułem „Remote analysis and management of sweat biomarkers using a wearable microfluidic sticker in adult cystic fibrosis patients”.

Nowoczesne podejście do klasycznego testu potowego

U chorych na mukowiscydozę (CF) jednym z podstawowych badań diagnostycznych pozostaje test potowy, który mierzy stężenie chlorków w pocie. Wysoki poziom tych jonów świadczy o dysfunkcji kanału CFTR – białka odpowiedzialnego za transport jonów przez błony komórkowe. Standardowa metoda, oparta na jonoforezie pilokarpinowej, wymaga jednak wizyty w wyspecjalizowanym laboratorium, co utrudnia częste monitorowanie efektów leczenia.

Zespół badaczy z USA postanowił to zmienić, opracowując miniaturowe urządzenie – mikrofluidyczny plaster (CF Patch), który można przykleić bezpośrednio do skóry. Naklejka zbiera pot podczas ćwiczeń fizycznych, a wbudowany system kolorymetryczny i dedykowana aplikacja w smartfonie pozwalają natychmiast określić stężenie chlorków i przesłać wynik do lekarza.

Twórcy i ośrodki badawcze

W skład zespołu naukowego weszli m.in. dr Rachel S. Nelson, dr Margaret G. Grossman, dr Zasu M. Klug, dr Mia Calamari, prof. John A. Rogers, dr Roozbeh Ghaffari, dr A. J. Aranyosi i dr Manu Jain. Projekt był realizowany w Northwestern University (Feinberg School of Medicine, Canning Thoracic Institute, Querrey-Simpson Institute for Bioelectronics), przy współpracy z Epicore Biosystems Inc., Children’s Hospital Colorado oraz Chung-Ang University w Seulu.

Jak działa mikrofluidyczna naklejka CF Patch?

CF Patch to cienki, elastyczny plaster z siecią mikrokanałów, które kierują pot do komory reakcyjnej. Tam następuje kolorymetryczna reakcja chemiczna – zmiana barwy proporcjonalna do stężenia chlorków. Użytkownik wykonuje zdjęcie plastra za pomocą aplikacji w telefonie, a specjalny algorytm oblicza wynik i wysyła dane do systemu analitycznego. Dzięki temu lekarze mogą zdalnie śledzić zmiany w funkcjonowaniu kanału CFTR u swoich pacjentów.

Badanie kliniczne z udziałem dorosłych pacjentów z CF

Badanie obejmowało 20 dorosłych pacjentów z mukowiscydozą oraz 7 zdrowych ochotników. W pierwszej fazie uczestnicy wykonywali test potowy klasyczną metodą pilokarpinową równolegle z pomiarem przy użyciu CF Patch. W drugiej – wykonywali wysiłek fizyczny na rowerze stacjonarnym, aby wywołać naturalne pocenie, a następnie analizowano pot z mikrofluidycznego plastra.

W trzeciej fazie pacjenci prowadzili zdalne, domowe pomiary – do pięciu sesji, podczas których naklejka zbierała pot, a wyniki przesyłano do badaczy przez aplikację.

Wyniki i wnioski

Porównanie wyników uzyskanych z CF Patch i standardowego testu pilokarpinowego wykazało bardzo wysoką zgodność (r ≈ 0,9). Równie dobre rezultaty uzyskano w porównaniu między potem indukowanym wysiłkiem a pilokarpiną, co potwierdza, że pot wysiłkowy może być wiarygodnym źródłem informacji o funkcji CFTR.

W badaniach domowych ponad 75% uczestników wykonało wszystkie zaplanowane pomiary, a dane były czytelne i wiarygodne. U osób z mukowiscydozą zaobserwowano jednak większą zmienność wyników między dniami niż u zdrowych uczestników. Zdaniem naukowców może to odzwierciedlać różnice w odpowiedzi na leczenie modulatorami CFTR, a seryjne pomiary pozwalają lepiej śledzić efektywność terapii.

Znaczenie dla pacjentów i klinicystów

Mikrofluidyczna naklejka nie zastąpi klasycznego testu potowego w diagnostyce, ale może stać się ważnym narzędziem monitorowania efektów leczenia. Dzięki prostocie użytkowania umożliwia częstsze pomiary, co daje lekarzom pełniejszy obraz działania leków modulujących CFTR, a pacjentom – większe poczucie kontroli nad własnym leczeniem.

To krok w stronę spersonalizowanej, domowej opieki nad chorymi na mukowiscydozę. W przyszłości podobne technologie mogą służyć także do monitorowania nawodnienia, elektrolitów czy stanu zapalnego skóry.

Wnioski

Badania pokazują, że technologia CF Patch jest dokładna, wygodna i akceptowalna dla pacjentów. Może znacząco zmniejszyć potrzebę częstych wizyt w ośrodkach specjalistycznych, wspierać terapię modulatorami CFTR i poprawić jakość życia osób z mukowiscydozą. To przykład, jak mikrofluidyka i telemedycyna mogą zmienić praktykę kliniczną w chorobach przewlekłych układu oddechowego.

Źródło: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)
Tytuł: Remote analysis and management of sweat biomarkers using a wearable microfluidic sticker in adult cystic fibrosis patients
DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2506137122