ตัวบ่งชี้ทางพันธุกรรมและการพัฒนาชุดตรวจวินิจฉัย ณ จุดดูแลผู้ป่วยเพื่อการมีสุขภาพที่ดีของผู้สูงอายุ

Abstract

แผนงานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อสำรวจความชุกของยีนสำคัญที่มีรายงานความสัมพันธ์กับการเกิด ภาวะสมองเสื่อม ได้แก่ยีน APP, APOE, PSEN1 และ PSEN2 และศึกษาสารเมตาบอไลท์ในพลาสมาของ อาสาสมัครที่มีรูปแบบยีน APOE ต่างๆ และพัฒนาไบโอเซ็นเซอร์เพื่อตรวจวัดน้ำตาลสะสม (Hemoglobin A1c: HbA1c) ในเลือดเพื่อใช้ ณ จุดดูแลผู้ป่วย (Point-of-care test)

การศึกษาความชุกของยีนที่ความสัมพันธ์กับการเกิดภาวะสมองเสื่อมในอาสาสมัครสุขภาพดีที่อายุ น้อยกว่า 50 ปี จำนวน 97 คน อาสาสมัครดีที่อายุมากกว่า 50 ปี จำนวน 77 คน และอาสาสมัครกลุ่ม สมองเสื่อม จำนวน 74 คน ไม่พบการกลายพันธุ์ของยีน APP, PSEN1 และ PSEN2 พบการกลายพันธุ์ของยีน APOE รูปแบบ E3 มากที่สุด และพบว่า APOE ชนิด E2 มีแนวโน้มลดความเสี่ยงในการเป็นโรคสมองเสื่อม ส่วนการศึกษาเมตาบอไลท์พบว่ามีสารเมตาบอไลท์ 98 ชนิดที่มีความแตกต่างกัน ในอาสาสมัครสุขภาพดีที่ อายุ น้อยกว่า 50 ปี และและมีสารเมตาบอไลท์ที่จำเพาะต่อกลุ่มที่มีพันธุกรรมของยีน APOE ชนิด E4 จำนวน 11 ชนิด ได้แก่ Tryptophan, S-Methyl-5-thioadenosine, Deoxyinosine, 3-Phosphoglycerate, Acetyllysine, ADP-D-glucose, Pyridoxine, Thiamine-phosphate, UDP-D-glucuronate, dTMP และ Lysine สำหรับการศึกษาเปรียบเทียบสารเมตาบอไลท์ระหว่างอาสาสมัครสุขภาพดีทีมีอายุมากกว่า 50 ปี และ อาสาสมัครที่มีภาวะสมองเสื่อมนั้น พบการเพิ่มขึ้นของสารเมตาบอไลท์จำนวน 49 ชนิด และลดลง 130 ชนิด ในอาสาสมัครที่มีภาวะสมองเสื่อม และมีการค้นพบสารเมตาบอไลท์ที่สำคัญคือ สาร allantoate นอกจากนี้มี การค้นพบกระบวนการเมตาบอลิซึมที่สำคัญคือ การสลายโปรตีนชนิดไลซีน (Lysine degradation) กระบวนการเปลี่ยนแปลงไขมันชนิด Glycerophopholipid และ Ether lipid (Glycerophopholipid metabolism และ Ether lipid metabolism) และ sulfur metabolism ซึ่งทั้ง 3 กระบวนการนี้จะเป็น เป้าหมายในการป้องกัน การรักษา หรือควบคุมพัฒนาการของภาวะสมองเสื่อมได้ในอนาคต

สำหรับการพัฒนาชุดตรวจวินิจฉัยเพื่อใช้ ณ จุดดูแลผู้ป่วย (Point-of-care test) ในการตรวจวัด น้ำตาลสะสม (Hemoglobin A1c) ในเลือด พบว่าไบโอเซ็นเซอร์ที่พัฒนาผลิตได้จากคาร์บอนนาโนทิวบ์ ร่วมกับอนุภาคนาโนทองคำที่ได้จากเปลือกเสาวรส ที่มีการนำไฟฟ้าได้ดี มีความจำเพาะสูง มีเสถียรภาพ และ มี ความสามารถในการตอบสนองต่อ HbA1c ได้ดีที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับอนุภาคนาโนทองคำที่ได้จากเปลือก สับปะรดและเปลือกมะกอกฝรั่ง และอนุภาคนาโนแพลทินัมจากใบมะกรูด ใบโหระพาและใบเตย เมื่อทดสอบ ประสิทธิภาพของไบโอเซ็นเซอร์สำหรับวัด HbA1c ในผู้ป่วยเบาหวาน 108 ราย และอาสาสมัครสุขภาพ 98 ราย ซึ่งใช้ค่า cut-off ที่ 6.5% พบว่ามีความไว (Sensitivity) เท่ากับ 100% มีความจำเพาะ (Specificity) เท่ากับ 90.32% มีค่าทำนายเมื่อผลเป็นบวก (Positive predictive value) เท่ากับ 87.23% และมีค่าทำนาย เมื่อผลเป็นลบ (Negative predictive value) เท่ากับ 100% เมื่อเทียบกับวิธีมาตรฐานในห้องปฏิบัติการ ซี่งจะเห็นว่าชุดตรวจวินิจฉัยนี้สามารถวินิจฉัยผู้ป่วยเบาหวาน (ค่า HbA1c ≥ 6.5%) ได้ถูกต้องถึง 87.23% และ จากการวิเคราะห์ความถูกต้องของเครื่องมือ พบว่า 94.18% ของค่า HbA1c ที่ได้จากการวัดด้วย ไบโอเซนเซอร์ที่พัฒนาขึ้นนั้น ให้ผลอยู่ในช่วงเดียวกับค่า HbA1c ที่ได้จากการวัดด้วยวิธีมาตรฐานในห้องปฏิบัติการ ดังนั้นจะเห็นได้ชุดตรวจวินิจฉัยเพื่อใช้ ณ จุดดูแลผู้ป่วย นี้สามารถนามาประยุกต์ใช้เพื่อ ตรวจวัดระดับ HbA1c ในผู้ป่วยเบาหวานได้ โดยมีค่า cut-off ที่ 6.5% โดยเครื่องมือนี้มีการใช้งานง่าย ได้ผล ที่รวดเร็ว ใช้ มีความถูกต้องและแม่นยำมากพอสำหรับการคัดกรองผู้ป่วยเบาหวาน ซึ่งชุดตรวจวินิจฉัยนี้จะเป็น ประโยชน์ต่อผู้ป่วยโรคเบาหวานเป็นอย่างยิ่ง โดยเฉพาะผู้ป่วยที่มีความยากลำบากในการเข้าถึงบริการทาง การแพทย์ในโรงพยาบาล หรือผู้ป่วยที่ต้องมีการตรวจวัด HbA1c บ่อยครั้งและตลอดเวลา เพื่อติดตามอาการ ของโรค

This study aimed to (1) investigate the prevalence of the four key genes that are involved in with dementia pathohenesis, i.e., APP, APOE, PSEN1 and PSEN2 genes, including metbolite profiles in blood of subjects who carried different APOE genes, and (2) newly developed nanoparticle-based electrochemical biosensor – multiwalled nanotubes corporated with gold nanoparticles (POCT-HbA1c MWCNTs/AuNPs) as a routine POCT for detection of HbA1c for the diagnosis purpose. The results showed no mutations of APP, PSEN1 and PSEN2 genes in 97 healthy volunteers with aged below 50 years, 77 healthy volunteers with aged over 50 years and 74 dementia group. APOE gene types E3 was found at the highest frequency among three groups. The APOE type E2 is exhibited protective to dementia. Eleven metabolites (tryptophan, s-methyl-5-thioadenosine, deoxyinosine, 3-phosphoglycerate, acetyllysine, ADP- D-glucose, pyridoxine, thiamine-phosphate, UDP-D-glucuronate, dTMP, and lysine) were found to be specific to APOE type E4. The metabolomics study of dementia subjects showed 49 metabolites increased and 130 metabolites decreased when compared with healthy volunteers with aged over 50 years. The markedly incrased metabolites in dementia group was allanoate. There were three down-regulated metabolism processes; lysine degradation, glycerophopholipid metabolism และ Ether lipid metabolism dowen regulated and one up-regulated metabolism process (dsulfur metabolism). These results might be used as biomarker and/or therapeaupic target for dementia. The biosensor for POCT-HbA1c was developed from the formulation of multiwall carbon nanotubes and gold-nanoparticles from passion fruit peels. It showed excellent electrical conductivity, high specificity, good stability, and good responsible to HbA1c when compared with gold-nanoparticles produced from pine apple and olive peels, and platinum- nanoparticles produced from kaffir limes, basil and pandan leaves. The validation of HbA1c biosensor in comparison with standard diagnostic was performed in a total of 108 DM and 98 non-DM subjects. Using the cut-off HbA1c value of 6.5%, the sensitivity, specificity, positive predictive value, and negative predictive value of the test were 100.00%, 90.32%, 87.23%, and 100.00%, respectively. The probability of DM diagnosis in a subject with HbA1c >6.5 (positive predictive value) was 87.23% (82/94). The accuracy of the POCT-HbA1c MWCNTs/AuNPs was 94.18%, with %DMV (deviation of the mean value) of 0.25%. The results indicate satisfactory assay performance and applicability of the POCT-HbA1c MWCNTs/AuNPs for diagnosis of DM using the cut-off criteria of HbA1c >6.5. This developed POCT-HbA1cMWCNTs/AuNPs is an accurate and easy-to-use tool with on-the-spot results availability and can be an effective tool in establishing the diagnosis of DM, especially in vulnerable or hard-to-reach populations.