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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
【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。
本文出處:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400519309189
原文出處:研究發展處研究亮點
原始連結:https://rh.acad.ntnu.edu.tw/tw/article/content/85
葉怡均 教授 | 化學系
葉怡均目前為國立臺灣師範大學化學系教授。她於2001年畢業於國立臺灣師範大學化學系,並於2010年獲得美國史丹佛大學化學博士學位,接著在美國勞倫斯柏克萊國家實驗室物理生物所進行一年半的博士後研究,於2012年回臺獲聘為國立臺灣師範大學化學系助理教授。她的研究興趣為全細胞生物感測器,蛋白質工程,及合成生物學。