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研究人員組成的跨學科小組發(fā)現(xiàn)了新的生物物理標志，可以幫助提高對鐮狀細胞病治療的認識，向治療該遺傳性血液疾病邁出了重要的一步。每年約有8萬至10萬美國人發(fā)病。
來自卡內(nèi)基梅隆大學、匹茲堡大學、麻省理工學院、佛羅里達大西洋大學、高麗大學，韓國高等科學技術(shù)學院和哈佛大學的工程師們、物理學家和醫(yī)生們的研究結(jié)果，將于本周在線公布在《國家科學院進展》（PNAS）上的早期版本上。
鐮狀細胞疾病患者的血紅蛋白形狀異常，血紅蛋白是體內(nèi)紅細胞用于攜帶氧氣的蛋白質(zhì)。正常紅細胞是雙凹圓盤形，很容易變形和伸展，易于通過人體狹窄的血管。在鐮狀細胞病中，異常血紅蛋白形成纖維，當缺氧時，導致紅細胞變得扁平、呈鐮刀狀或變硬。這種形狀和硬度的變化會導致紅細胞被卡在血管里，阻止氧氣運輸至周圍組織。這會引起貧血和極度疼痛，影響身體組織和器官的健康狀況。
目前，羥基脲是*FDA批準用于治療鐮狀細胞病的藥物。該藥物改善紅細胞的鐮狀，并用于治療疼痛和減輕某些患者對輸血的需要，但它并不是在所有患者中都奏效。研究人員一直爭論不休的是，該藥物發(fā)揮作用的機制是什么。有些人認為，它的工作原理是重新激活胎兒血紅蛋白，它的氧氣運送能力優(yōu)于異常鐮狀血紅蛋白。還有人認為它的工作原理是增加紅細胞的體積，降低了鐮刀狀血紅蛋白的濃度。
在目前的研究中，研究小組評估了正常氧濃度條件下，紅細胞的生物物理性質(zhì)—形狀、表面積和體積，生物力學性能—柔韌性和粘性，使用電磁波來測量物理性質(zhì)上的微小差異。該技術(shù)，被稱為公共路徑干涉顯微鏡，使研究人員能夠獲得該細胞的三維圖。
從鐮狀細胞病患者采集血液樣品，研究人員根據(jù)紅細胞的密度將它們分成四組。正常的、圓盤狀的紅血細胞密度zui小，而嚴重鐮狀細胞密度zui大。然后，他們采集了接受羥基脲治療和未接受治療的患者的血液樣品。接受治療的患者紅細胞在所有密度的細胞中，生物物理和力學性能表現(xiàn)出改進。此外，使用改進的羥基脲治療的人紅細胞的物理性質(zhì)相關的改善與血球容積關聯(lián)更大，相比與胎兒血紅蛋白水平。
研究人員希望這些生物物理標志可以與生化和分子水平的標記物相結(jié)合，以評估患的嚴重程度，確定羥基脲治療對患者是否有效，并監(jiān)測該治療的效果。
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