zespół iGEM Uniwersytetu w Rochester pracuje nad nieinwazyjnym testem endometriozy. Endometrioza jest bolesną chorobą przewlekłą, którą obecnie można zdiagnozować jedynie w drodze operacji laparoskopowej. Badanie może pozwolić na wcześniejszą diagnozę dla milionów kobiet z chorobą., (Zdjęcie Getty Images) nowy test endometriozy, opracowany przez studentów Uniwersytetu w Rochester w naukach biologicznych, wyeliminuje potrzebę operacji w diagnostyce endometriozy.
endometrioza fakty
projekt iGEM Uniwersytetu w Rochester ma na celu rozwiązanie palącego problemu związanego z endometriozą: historycznie była bardzo trudna do zdiagnozowania, zwłaszcza z powodu braku wiedzy na temat samej choroby.,
„lekarze otrzymują bardzo niewiele, jeśli w ogóle, szkoleń w szkole medycznej i rezydencji na temat tego stanu, dlatego objawy i skargi często pozostają nierozpoznane lub oddalone”, mówi Ashley Gubbels, minimalnie inwazyjny chirurg ginekologiczny i asystent profesora położnictwa i ginekologii w Centrum Medycznym w Rochester.
Co to jest endometrioza?
tkanka wyściełająca macicę nazywana jest endometrium. Zwykle, jeśli kobieta nie zajdzie w ciążę, tkanka ta jest zrzucana co miesiąc w okresie., W endometriozie tkanka, która wygląda i działa jak endometrialne implanty tkanek poza macicą. Ta zagubiona tkanka reaguje na zmiany hormonalne cyklu miesiączkowego. Gromadzi się, rozkłada i krwawi, powodując otaczające tkanki stają się stan zapalny lub obrzęk.
co powoduje endometriozę?
przyczyny endometriozy nie są znane. Niektórzy badacze uważają, że może to być genetyczne, podczas gdy inne badania patrzy na rolę układu odpornościowego może odgrywać.
Jakie są objawy endometriozy?,
„największym błędem wśród pacjentów i klinicystów jest przekonanie, że miesiączki mają być bolesne, a następnie przekonanie, że endometrioza powoduje tylko bolesne miesiączki” – mówi Gubbels. „Endometrioza powoduje objawy w wielu układach.”Chociaż objawy każdej kobiety mogą być różne, niektóre z najczęstszych objawów endometriozy to ból i skurcze brzucha lub dolnej części pleców, ciężki przepływ miesiączkowy, zmęczenie, niepłodność, bolesne oddawanie moczu i/lub wypróżnienia podczas miesiączki i nudności.
Jak diagnozuje się endometriozę?,
operacja laparoskopowa jest obecnie jedynym badaniem endometriozy, w którym można uzyskać diagnozę endometriozy. Cienka rurka z soczewką i światłem na końcu jest wprowadzana w nacięcie w ścianie brzusznej pacjenta, dzięki czemu chirurg może zobaczyć w okolicy miednicy. „Ostateczne rozpoznanie endometriozy wymaga histologii z biopsji laparoskopowych, inwazyjnego zabiegu” – mówi Gubbels. „Projekt iGEM Uniwersytetu w Rochester ma na celu zapewnienie nieinwazyjnego testu diagnostycznego. Może to umożliwić wcześniejszą diagnozę dla milionów kobiet.”
Jak leczy się endometriozę?,
wybór leczenia obejmuje medycynę, chirurgię lub oba. Jeśli objawy są łagodne, pacjent może potrzebować tylko leki przeciwbólowe. W innych przypadkach leki hormonalne, takie jak tabletki antykoncepcyjne, mogą spowolnić endometriozę. Jednak Gubbels mówi: „istnieje błędne przekonanie, że antykoncepcja leczy chorobę. Antykoncepcja pomaga tylko w radzeniu sobie z objawami i niestety nie ma lekarstwa.”Operacja laparoskopowa może być opcją usunięcia nieprawidłowego wzrostu tkanki.,
Source: University of Rochester Medical Center Health Encyclopedia
Kiedy Meghan Martin ’21, biochemia i amerykański język migowy podwójny kierunek, była w drugiej klasie liceum, zaczęła odczuwać intensywny, przewlekły ból. Zapalona biegaczka i piłkarka, została okaleczona przez skurcze, nudności i skurcze pleców, które sprawiły, że nie mogła uczestniczyć w sporcie, który kochała.
„zawsze byłem bardzo aktywny, ale chodziłem na treningi, a potem wracałem do domu i musiałem się położyć, bo Plecy mi się strasznie skurczyły” – mówi Martin., „Zacząłem wymiotować, bo miałem mdłości i ból.”
początkowo, gdy szukała pomocy, lekarz powiedział jej, że to tylko skurcze okresu i że powinna wziąć aspirynę i uzyskać dodatkowy odpoczynek. Jej matka czuła jednak, że dzieje się coś więcej. Po kilku badaniach online odkryła, że jej córka wykazywała objawy charakterystyczne dla endometriozy, przewlekłej choroby, w której tkanka podobna do tkanki, która normalnie łączy wnętrze macicy, rośnie poza jamą macicy.,
jedynym sposobem, aby dowiedzieć się na pewno, czy Martin miał zaburzenia, było jednak poddanie jej operacji.
„Kiedy usłyszałem, że muszę przejść operację, żeby to rozgryźć, pomyślałem:” Nie, Nie chcę tego robić ” – mówi Martin. „Miałem wcześniej operację na inne rzeczy, ale to był mój ostatni rok w liceum w tym momencie. To brzmi śmiesznie, nigdy nie słyszałem o endometriozie.,””
obecnie około 1 na 10 kobiet na całym świecie cierpi na endometriozę w okresie rozrodczym, jednak inwazyjna operacja laparoskopowa jest jedyną obecną techniką stosowaną do diagnozowania—a następnie leczenia—choroby. Ze względu na brak świadomości stanu i badań w tej dziedzinie, wiele kobiet może doświadczyć opóźnienia w diagnozie do 11 lat od wystąpienia objawów. Może to oznaczać kilka lat bólu miednicy, silne skurcze i ewentualną niepłodność, podczas gdy endometrium-jak tkanki rośnie poza macicą.,
Rozwiązywanie problemów z biologii syntetycznej w celu utworzenia testu endometriozy
Nello Gu ’21 pracuje nad projektem sterylizatora UV składającym się z części projektu opracowania nieinwazyjnego, niedrogiego testu do diagnozowania endometriozy (Uniwersytet w Rochester photo / Meghan Martin)
wejdź do zespołu International genetically engineered Machines (iGEM) Uniwersytetu w Rochester.,
na początku 2020 roku Rochester uruchomił klasę składającą się z 12 studentów, aby konkurować w światowym konkursie biologii syntetycznej, którego celem jest rozwiązanie rzeczywistego problemu za pomocą innowacyjnych pomysłów biologicznych. (Biologia syntetyczna polega na tworzeniu nowych części lub systemów biologicznych przy użyciu materiałów już występujących w przyrodzie.) Podczas konkursu iGEM-w tym roku, który odbył się w dniach 14-21 listopada-studenci prezentują jury projektów, które zaprojektowali i zrealizowali.,
Martin była członkiem zespołu iGEM w Rochester i, na podstawie własnych doświadczeń, zasugerowała grupie tackle jako swój projekt trudny problem diagnozy endometriozy.
„pomyślałem o endometriozie, ponieważ był to dla mnie duży problem i wiedziałem, że jest to obszar, który nie miał zbyt wielu znaczących badań, ale wymagał znaczących badań”, mówi.
zespół iGEM w Rochester jest doradzany przez Anne S. Meyer, associate professor of biology, która pełniła funkcję doradcy zespołów iGEM na Uniwersytecie w Delft w Holandii, gdzie nauczała przed przyjazdem do Rochester., Pod jej kierunkiem zespoły iGEM Uniwersytetu w Delft otrzymały wiele znaczących nagród, w tym główną nagrodę na konkursie iGEM w 2015 roku.
„iGEM jest tak wyjątkowy, jak doświadczenie badawcze dla studentów, ponieważ studenci wymyślają projekt własnego wyboru”, mówi Meyer. „projekty iGEM trwają tylko dziewięć miesięcy, co jest bardzo krótkim czasem na przeprowadzenie burzy mózgów, zaplanowanie i realizację zupełnie nowego projektu naukowego.,”
COVID-19 stanowi wyjątkowe wyzwanie
Po podjęciu decyzji, że endometrioza będzie przedmiotem ich projektu, zespół z Rochester iGEM spędził kolejne miesiące opracowując nowy test endometriozy do diagnozowania choroby.
Kiedy COVID-19 uderzył na początku roku, zespół spotkał się z dodatkowymi wyzwaniami, ponieważ byli zmuszeni do prowadzenia większości swoich badań online i organizowania spotkań za pośrednictwem zoomu. Nie mieli również dostępu do laboratoriów, aby przetestować swoje projekty.,
„jednym z innych wyzwań, przed którymi stanęliśmy, było to, że mieliśmy mieć osobiste mokre laboratorium przez całe lato, aby opracować i zoptymalizować nasz projekt, ale nie dostaliśmy się do mokrego laboratorium aż do jesieni”, mówi Martin. „Mamy wszystkie nasze wstępne testy wykonane, ale nie mieliśmy okazji, aby połączyć ten cały test”
chociaż pandemia zmieniła wiele planów testowania, Grupa opracowała szczegółowe pisemne protokoły do prowadzenia eksperymentów i rozwiązywania problemów, które mogą się pojawić.,
nowatorski test endometriozy
urządzenie opracowane przez zespół Rochester iGEM opiera się na wykrywaniu sześciu biomarkerów w płynie menstruacyjnym, które wskazują na endometriozę.
zespół stworzył nowy typ kubka menstruacyjnego do pobierania próbek płynu menstruacyjnego od pacjentów z endometriozą oraz boczny test przepływu—podobny do testu ciążowego—który zmienia kolor na podstawie obecności lub braku sześciu biomarkerów w próbce menstruacyjnej. Wiązało się to z wykorzystaniem szczepu bakterii Escherichia coli (E. coli) do produkcji przeciwciał potrzebnych do wykrycia każdego biomarkera.,
„część biologii syntetycznej pojawiła się, gdy stworzyliśmy ten system przeciwciała typu plug-and-play”, mówi Martin. „Do wykrycia każdego biomarkera potrzebne są dwa przeciwciała, a to zwykle będzie najdroższa część testu. Zamiast tego użyliśmy bakterii do wytworzenia przeciwciał w niedrogi sposób.”
zespół opracował również stację obrazowania, aby określić rzeczywistą ilość biomarkerów w próbce przy użyciu tylko kamery telefonu komórkowego.,
członkowie zespołu Rochester iGEM przygotowują się do ostatecznej prezentacji w ramach Międzynarodowego Konkursu maszyn inżynierii genetycznej. Od lewej: Emily Schiller ’21, Nello Gu ’21, Emily Laskey ’21, Zivile Vebraite ’22 i Gabe Isaacson ’21. Nie na zdjęciu: Ethan Chen ’21, Linh Hoang ’22, Isabel Lopez-Molini ’22, Meghan Martin' 21, Helen Shammas ’22, Heather Shi ’22 i James Tang ’21.
, Pacjent zabierał kubek do domu i pobierał próbkę menstruacyjną podczas następnej miesiączki. Następnie pacjent przyniesie próbkę z powrotem do lekarza, a lekarz przeprowadzi test endometriozy.
Ten niedrogi, nieinwazyjny test endometriozy może potencjalnie uzupełnić lub nawet zastąpić operację jako diagnostykę, czyniąc ją bardziej dostępną dla kobiet na całym świecie.
zespół Rochestera dodatkowo opracował narzędzia edukacyjne do endometriozy dla lekarzy i ogółu społeczeństwa, aby zwiększyć świadomość choroby i zachęcić do dalszych badań., Jednym z tych narzędzi jest model predykcyjny z 42 zmiennymi, które można wykorzystać do przeprowadzenia samooceny przed konsultacją z lekarzem lub jako narzędzie kliniczne w celu uzupełnienia testu fizycznego. Materiały edukacyjne zespołu, które zostały przetłumaczone na wiele różnych języków, są dostępne w formacie otwartego dostępu.,
„dowiedzieliśmy się, że wielu pacjentów z endometriozą nie było świadomych swojej choroby dopiero po latach, ponieważ nie tylko pacjenci sami nie byli świadomi swojej choroby, ale także lekarze nie byli wykształceni na temat tej choroby”, mówi Heather Shi ’22, specjalistka w dziedzinie mikrobiologii i zdrowia, zachowania i społeczeństwa, która jest członkiem zespołu iGEM w Rochester.
praca zespołu jest udokumentowana i dostępna na ich stronie Wiki, formacie, który pozwala przyszłym studentom lub programistom podjąć projekt i opierać się na pomysłach.
naprawdę satysfakcjonujące doświadczenie
dziś stan zdrowia Martina znacznie się poprawił., Po poddaniu się operacji laparoskopowej w ostatniej klasie liceum, jej ból pleców i intensywne skurcze ustąpiły zaledwie dwa tygodnie po operacji. Ale uważa się za jednego z tych szczęśliwców.
„Nie sądziłam, że mam endometriozę i będę musiała spędzić tygodnie na rekonwalescencji po operacji bez powodu. W moim przypadku miałem szczęście uzyskać wyniki i faktycznie usunąć tkankę endometriozy.”
ma nadzieję, że projekt iGEM może w końcu pomóc w złagodzeniu tego stresu dla innych.,
„najbardziej satysfakcjonującą rzeczą dla mnie w tym projekcie jest szerzenie świadomości na temat choroby”, mówi Martin. „Zazwyczaj, gdy po raz pierwszy zwracam się do ludzi o endometriozie, ludzie o tym nie wiedzą. Fakt, że mogę pracować nad chorobą, która mnie osobiście dotknęła, i nadal być w stanie zrobić postępy w badaniach i dowiedzieć się o chorobie i edukować innych, był naprawdę satysfakcjonujący.,”
aktualizacja konkursu iGEM 2020
(dzięki uprzejmości zespołu iGEM Uniwersytetu w Rochester)
aktualizacja 23 listopada 2020: po zakończeniu tegorocznego konkursu, zespół iGEM w Rochester został gruntownie doceniony za swoje osiągnięcia z złoty medal i kilka nagród. W tegorocznym jamboree wzięło udział łącznie 248 drużyn. Spośród 42 zespołów z Ameryki Północnej, Zespół Z Rochester zdobył najwięcej nagród i nominacji w sumie pięć nominacji i dwie nagrody.,
osiągnięcia zespołu obejmują:
- Inclusivity Award
- Best Diagnostic Undergraduate Project
- Best Software Nominee
- Best Integrated Human Practices Nominee
- Best Education Nominee
Zobacz pełne wyniki online.
naukowcy tworzą sztuczną masę perłową przy użyciu bakterii Masa Perłowa, znana również jako masa perłowa, jest wyjątkowo twardym naturalnym materiałem występującym w muszlach i perłach., Biolodzy z Rochester opracowali innowacyjną metodę tworzenia masy perłowej w laboratorium – a może na Księżycu.
czy twój przyszły komputer zostanie wykonany przy użyciu bakterii?grafen to rewolucyjny nanomateriał, którego odkrycie zaowocowało Nagrodą Nobla. Mieszając Grafit z bakteriami, naukowcy z Rochester sprawiają, że grafen jest łatwiejszy i bardziej przyjazny dla środowiska, torując drogę dla przyszłych produktów i zastosowań.,
droga do lepszych antybiotyków: zrozumienie 'zestresowanych bakterii' Rochester biolog Anne S. Meyer badania nad mechanizmami odpowiedzi bakterii mogą prowadzić do bardziej skutecznych antybiotyków i mniejszej oporności na antybiotyki.