Wenn du schon beim Arzt warst, weißt du wahrscheinlich, was zu tun ist, wenn dir ein Plastikbecher gereicht und ins Badezimmer geführt wird.
Die meisten Patienten geben die Probe ab und denken kaum darüber nach, was passiert, wenn sie zur Analyse ins Labor geschickt wird.
Ken Marcus und seine Schüler sind die Ausnahmen. Sie haben eine neue Testmethode entwickelt, von der sie glauben, dass sie Kosten senkt, schnellere Ergebnisse liefert und das für eine Probe benötigte Urinvolumen verringert.
Marissa Pierson, eine Masterstudentin, schließt den Deckel einer Zentrifuge, während sie mit Ken Marcus in einem Labor der Clemson University arbeitet.
Das sind großartige Neuigkeiten für Patienten, die nervös werden, wenn die Krankenschwester die Nadel herauszieht, um Blut zu entnehmen. Die Methode, die Marcus und seine Schüler entwickelt haben, könnte dazu beitragen, Urin anstelle von Blut zu verwenden, um auf mehr Krankheiten zu testen.
Proteine im Urin könnten zum Beispiel dabei helfen, frühe Anzeichen einer koronaren Herzkrankheit zu erkennen, festzustellen, ob der Körper eine transplantierte Niere abstößt, und zeigen, ob jemand an Schlafkrankheit leidet.
Das Problem beim Urintesten ist, dass er mit Salz überschwemmt ist, sagte Marcus. Es kann schwierig sein, die Proteine zu isolieren, die als Biomarker fungieren. Diese Biomarker sind die Hinweise darauf, ob der Patient krank ist oder ein Medikament eingenommen hat.
"Aus dir kommt fast Meerwasser und ich versuche, etwas viel Kleineres als eine Nadel im Heuhaufen zu finden", sagte Marcus. "Die Konzentration dieser Proteine wäre ein Teil von einer Milliarde."
Die magische Zutat in der Forschung der Gruppe sieht aus wie eine Drachenschnur, ist aber keine gewöhnliche Schnur. Es besteht aus Polymerfasern mit Kapillarkanälen.
Als Teil einer Studie verpackten Marcus und seine Studenten die Fasern in Plastikröhrchen und leiteten dann Urinproben durch die Röhrchen, indem sie sie 30 Sekunden lang in einer Zentrifuge schleuderten. Dann ließen die Forscher eine Minute lang deionisiertes Wasser durch die Rohre laufen, um Salz und andere Verunreinigungen abzuwaschen.
Proteine sind hydrophob, bleiben also an den Fasern haften. Die Forscher extrahierten die Proteine, indem sie 30 Sekunden lang ein Lösungsmittel durch die Röhrchen in der Zentrifuge laufen ließen.
Als alles fertig war, blieben den Forschern gereinigte Proteine, die in einem Plastikfläschchen aufbewahrt und gekühlt werden konnten, bis es Zeit für Tests war. Das Team war in der Lage, 12 Proben in etwa fünf Minuten zu extrahieren, begrenzt nur durch die Zentrifugenkapazität.
In den heute üblichen Urintests extrahieren Polymerkügelchen die Proteine.
"Der Unterschied ist, dass unseres kleiner, schneller und billiger ist", sagte Marcus.
Die Arbeit des Teams wurde kürzlich in der Zeitschrift Proteomics-Clinical Applications veröffentlicht. Die Autoren waren Benjamin T. Manard, Sarah M. H. Jones und Marcus.
In einer Rezension des Artikels schrieb Professor Youhe Gao von der Beijing Normal University, dass die Methode „tiefgreifendere Auswirkungen haben könnte, als die Autoren behauptet haben, einfach weil Urin wichtiger ist, als die meisten Biomarker-Forscher glauben.“
Verschiedene Mechanismen im Körper begrenzen Veränderungen im Blut. Urin jedoch „sammelt alle Arten von Veränderungen und sollte eine bessere Quelle für Biomarker sein als Blut“, schrieb Gao.
Darüber hinaus ist Urin die am leichtesten zu gewinnende Körperflüssigkeit, schrieb er. Schweiß kann auch nicht-invasiv gewonnen werden, aber er ist möglicherweise nicht so informativ und frei von Verunreinigungen wie Urin, schrieb Gao.
Die neue Methode sollte es auch einfacher machen, Urinproben von Babys zu testen, sagte Marcus. Eine der Herausforderungen besteht nun darin, eine ausreichend große Stichprobe zu erh alten. Aber die neue Methode benötigt nur wenige Mikroliter Urin.
Die Forschung dauert etwa ein Jahrzehnt, und verschiedene Studenten haben im Laufe der Jahre daran gearbeitet. Dazu gehören W. Clay Davis, Dwella M. Nelson, Brad Knippel, Rayman D. Stannelle, Christine M. Straut, Tim M. Brewer, Jennifer J. Pittman, Manoj Randunu, Benjamin T. Manard, Carolyn Q. Burdette und Abby J Schadock-Hewitt.
Für Marcus ist es das Wichtigste, ein Forschungsumfeld zu schaffen, das gut vorbereitete Absolventen hervorbringt.
Marcus, ein Professor für analytische Chemie, sagte, dass er 33 Ph. D. Studenten, von denen mehr als die Hälfte für nationale Labors arbeiten. Andere arbeiten in der Industrie und für die Centers for Disease Control and Prevention. Wieder andere in seinem Labor konzentrieren sich auf die Entwicklung von Analysemethoden für die Nuklearforensik nach der Detonation.
"Ich bin stolz darauf, diese Leute rauszuschmeißen und zu sehen, wie sie wirklich gute Jobs bekommen", sagte Marcus.
Marissa Pierson, eine Masterstudentin aus Pittsburgh, gehört zu den neuesten Studenten, die in Marcus' Labor arbeiten. An einem kürzlichen Morgen legte sie Proben in die Zentrifuge.
"Es ist ein wirklich toller Arbeitsplatz", sagte sie. "Es ist gut zu wissen, dass die Leute das nutzen werden."
Karl Dieter, der Vorsitzende des Fachbereichs Chemie, sagte, es sei ermutigend, einen Professor zu sehen, der sich so leidenschaftlich für seine Studenten einsetzt.
"Ken hat Wissenschaftler hervorgebracht, die aufregende, beeindruckende Karrieren hingelegt haben", sagte Dieter. „Wenn sie ihren Abschluss machen, sind sie bereit, einige der begehrtesten Jobs in ihrem Bereich zu bekommen und sofort einen Beitrag zu leisten.“
