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发表于 4 小时前 | 查看: 3| 回复: 0

Adaptyx 皮质醇监测 DNA 贴片传感设备

Adaptyx Biosciences

短短十年间,动态血糖监测仪已让数百万人可以在手机上实时查看血糖数值。如今这种贴在手臂后侧的圆形小贴片随处可见:糖尿病患者、运动爱好者、生物健康实验爱好者,还有单纯好奇身体数据的普通人都在使用。对糖尿病人而言,它彻底革新了血糖管控方式。

如今一家名为 Adaptyx 生物科学的初创企业迈出关键一步,希望复刻血糖传感器的成功,实现压力激素──皮质醇的持续监测。上月在新奥尔良举办的美国糖尿病协会年会上,该公司的科研团队公布了一项研究成果:他们首次实现了直接从人体皮肤连续检测游离皮质醇。

这款贴片仅有火柴盒大小,表面布满传感元件,能够采集皮下组织液中的皮质醇,实时捕捉该激素在一天内的波动变化。这项技术也为人类打开了一扇窥视关键生理信号的窗口──皮质醇掌控着人体的新陈代谢、睡眠、免疫机能、血压等多项生理活动。

人体结构复杂,各类生理系统与信号相互关联,而皮质醇参与调控大量生理活动。俄亥俄州哥伦布市内分泌科医师 Elena Christofides 为 Adaptyx 公司提供咨询,她说:“我们所监测的这种激素,堪称人体全部生理活动的核心枢纽。”

贴片如何检测激素

每一枚传感器的核心都是适配体:一段人工合成、折叠成型的短链 DNA。经过定向设计,它能精准结合单一分子──也就是皮质醇;一旦完成结合,就会触发微小电信号开关。皮下组织液中的皮质醇不断进出传感区域,电开关随之持续通断,这套通断变化的信号规律会被实时转化为皮质醇浓度的连续读数。

在一项测试中,三名健康志愿者服用一剂氢化可的松。贴片追踪到服药后皮质醇浓度的骤升与回落,变化趋势与每半小时采血并使用金标准实验室方法测得的结果完全吻合。在另一组志愿者测试中,设备整夜监测皮质醇水平,捕捉到了这种激素的自然节律:凌晨时分降至最低点,清晨醒来时急剧攀升;甚至连熬夜饮酒导致的激素节律紊乱,也被精准记录下来。

这只是一项小规模概念验证研究,公司要把原型设备打磨成医生认可、具备临床参考价值的医疗检测工具,还有很长的路要走。但辛辛那提大学新型器件实验室主任、电子工程师 Jason Heikenfeld 表示,这正是行业多年来苦苦追寻的突破性成果。

“这太令人振奋了,”他说道,“所有人都盼着能突破血糖监测的局限,拓展更多生理指标。”但此前,相关化学传感技术在实际使用场景中总是难以稳定运行。如今,经过多年对适配体技术的打磨优化──包括提升稳定性、改进表面涂层工艺、优化信号处理算法──工程技术终于追上了行业的宏大构想。

“各项技术突破终于走到了交汇融合的节点。” Level Zero Health 公司联合创始人兼首席执行官 Ula Rustamova 说道。这家初创企业同样在研发基于适配体的传感器,用于持续监测皮质醇以及孕酮等生殖类激素。

截至目前,美国食品药品监督管理局尚未批准过任何一款基于适配体技术的诊断类设备。但 Heikenfeld 表示,随着首批具备说服力的人体试验数据出炉,持续皮质醇监测仪有望在本十年内正式上市。Heikenfeld 同时兼任 Kilele Health 公司首席技术官,这是他参与联合创办的企业,专注研发适配体传感器,用于实时监测苯丙氨酸、皮质醇及其他生物信号指标。

“距离落地只剩短短几年了。”他表示。

从肾上腺疾病到糖尿病

Adaptyx 联合创始人、首席科学官 Alex Yoshikawa 介绍,公司首款产品将优先面向罕见肾上腺疾病患者,这类人群体内皮质醇水平会出现显著偏高或偏低的问题。

以 Addison 病为例,患者身体无法足量合成皮质醇,只能长期依靠口服皮质醇药物维持,还随时可能出现危及生命的激素水平骤降。动态监测仪能像血糖仪辅助调节胰岛素那样,帮助医生实时精细调整服药剂量。

而这款设备更广阔的应用市场是糖尿病。约四分之一血糖难以控制的 2 型糖尿病患者,体内存在隐性皮质醇过量问题,进而推高血糖。理论上,持续皮质醇监测设备能够识别出这类潜藏的激素超标问题,指导患者对症治疗,而非一味不断加药。

不过皮质醇监测仅仅是起步。Yoshikawa 表示:“我们打造这套系统,目标是做成通用平台,可适配各类应用场景,检测多种生物分子。” Yoshikawa 在读研究生时,于斯坦福大学电子工程专家 Tom Soh 的实验室参与研发了 Adaptyx 公司大部分核心技术。

Adaptyx 的传感器现已搭载阵列模组,可同时并行 16 条检测通道。每条通道的检测靶点由对应的核酸适配体决定。理论上,只需更换适配体,就能将传感器切换为检测其他生物分子。Yoshikawa 透露,其团队已完成肌酐检测的相关验证;肌酐是反映肾功能的关键指标,目前只能通过抽血化验检测。

他指出,该平台的下一代产品有望同步监测多种激素与代谢物,持续绘制人体生化动态图谱,这是单次采血检测这种静态采样方式无法实现的。“我们将皮质醇监测视作通用激素持续监测技术的敲门砖。” Yoshikawa 说道。

各路竞品同台角逐

怀揣这一发展愿景的并非只有 Adaptyx 一家企业。研发出彩色编码血糖传感贴片的 Biolinq 公司,现已布局多指标同步监测赛道,皮质醇是其重点研发方向。

还有不少企业将皮质醇仅列为众多监测靶点之一。比如 Level Zero Health,现阶段主攻促黄体生成素的动态监测。该生殖激素是排卵的触发信号,能精准定位备孕女性的受孕窗口期。

此外还有 EnLiSense 这类企业,旗下皮质醇监测可穿戴设备已经上市;不过这类产品依靠汗液检测激素,和 Adaptyx 等企业采用皮下组织液检测的技术路线截然不同。贝勒大学机电系统工程师 Taeil Kim 研发过汗液皮质醇传感器,他表示:汗液无需穿刺皮肤即可采集,获取难度更低,但汗液中的激素水平很难精准反映血液真实浓度。

Kim 教授指出,这种取舍换来了使用便捷性,代价却是检测精度不足。同时,这类汗液监测设备仅作为健康保健产品售卖,无需满足严苛的医疗器械审批标准。

目前几乎没有证据表明,持续监测皮质醇能够改善无确诊疾病人群的健康状况。医生大多也认为,健康人群没有必要监测皮质醇,同理也无需长期监测血糖。尽管如此,大健康消费市场的商业吸引力依旧十分强劲,引得众多创业者争相入局。

创业者 Uroš Kuzmanović 便是其中一员,他希望推出面向普通消费者直销的皮质醇传感器,挖掘日益增长的身体监测需求:包括追求高效体能恢复的运动员、担忧身心耗竭的职场人,以及所有想要直观了解自身压力水平的普通人群。

Kuzmanović 是 BioSens8 公司创始人兼首席执行官。他指出,Oura 智能指环、Whoop 运动手环这类可穿戴设备如今十分流行,它们依靠心率、心率变异性、体温等间接数据估算人体“压力值”与“身体恢复程度”,足以证明大众对生理指标监测的需求,而皮质醇传感器可以直接测出这项核心指标。以往设备只能依靠算法,通过替代指标推算压力;而通过检测皮下组织液中的皮质醇,“我们能够更直接、更精准地读出身体真实状态”,他说道。

动态血糖仪的普及已经证明:一项看不见的生理数值一旦能够实时可视化,就能改变数百万人的健康管理方式。随着无需抽血、可持续检测激素的相关技术逐步成熟,皮质醇监测或将成为下一个风口。

但检测精度高,不代表能提供有价值的健康参考。持续监测皮质醇能否切实帮助人们更好地管理自身健康,目前还没有任何一款传感器能给出确切答案。




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