帕金森氏症用藥調整快速居家檢測:使用酵素呈色法偵測血液中的左旋多巴

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【本篇報導由化學系 葉怡均教授研究團隊提供】

  帕金森氏症是一種神經系統疾病,主要影響運動的進行性。左旋多巴為人體內合成多巴胺的前驅物,被廣泛用來治療帕金森氏症,但因為此類藥物所伴隨的副作用,在臨床上常需要隨病情調整用藥,因此衡量患者體內左旋多巴的濃度是眾多研究學者關心的議題。現今發展出數種偵測左旋多巴濃度的方法,像是電化學檢測及液相層析等,但仍存在一些限制。本研究中,主要針對快速居家檢測為目標,開發了一簡單酵素呈色比色法,透過氧化酶選擇性辨識並氧化左旋多巴,最終形成一肉眼可辨識的黃色產物,可藉由顏色強度回推左旋多巴的濃度,因此可以快速及簡易的推估檢體中左旋多巴濃度,期許能作為藥物調劑的指標及參考。

  

  帕金森氏症是一種複雜的腦部疾病,主要影響運動的進行性,因此臨床上,醫師會根據患者的動作發展及神經學檢查,來做判斷及診斷。根據統計,年紀65歲以上的民眾罹患率約1-2%,以此推測臺灣估計有超過四萬人以上有帕金森氏症的困擾。帕金森氏症是一種原因複雜的腦部神經元退化,當大腦中的神經細胞受損或死亡時,便無法製造及發送用來傳遞信息的化學物質(多巴胺),如此,與其相關之運動信號就不能傳遞;另外,大腦中有一種稱為乙醯膽鹼的化學分子也受多巴胺的調控,當多巴胺數量不足時,乙醯膽鹼數量就會過多,此兩種化學物質間的平衡發生異常,便導致許多患者出現的震顫和肌肉僵直的症狀。現今帕金森氏症的治療多集中在增加多巴胺的分泌上,因此目前主要投引的藥物為左旋多巴,透過酵素催化形成多巴胺,來補足多巴胺的缺失,但因為此類藥物所伴隨的副作用(例如:導致幻覺或意識混亂),在臨床上常需要嚴格監控,並隨病情調整用藥。過去多種監測方法中,均需要長時間以及貴重儀器才能有效監控,對於患者在居家病情管理並不容易,因此本研究開發出的酵素比色法,期許能夠克服上述限制,同時也具有良好的檢測能力。

  本實驗所設計之比色法生物感測器,主要是藉由甜菜醛胺酸的產生來檢測左旋多巴,甜菜醛胺酸的產生會有明顯肉眼可見的黃色,透過吸收光譜可以明顯的在430 nm波長觀察到特徵峰。針對結構相似的其他神經傳導物質(像是多巴胺、腎上腺素、去甲基腎上腺素、和一些代謝產物中間體等)進行選擇性實驗,證明此方法對左旋多巴有良好的選擇性。確立所設計的感測器對於分析物有良好的選擇性後,即可進一步測試在不同濃度的待測物所得吸收值的關係,在 5-500 μM 濃度範圍內呈色與濃度呈現良好的線性關係,偵測極限為 2.8 μM 。接下來透過醛胺縮合的化學反應,我們將黃色甜菜醛胺酸轉換為具有綠螢光及紅螢光的衍生物,藉此增強檢測的靈敏度並降低檢體的背景干擾。

  簡而言之,本研究成功的開發出快速檢測的比色生物感測器,並透過實驗證明其靈敏度以及高選擇性。此類的酵素呈色方法,是一個相當值得發展的領域,因為不需攜帶儀器、不用專業人員,即可達到即時檢測的目的。

 

 

期間2021 五月 10

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