EP.171 尿毒素是什麼?洗腎跟腎臟病的尿毒素會高嗎?該如何檢測?全世界第一個,由台灣人研發的腎功能檢測指標 ft. 偉喬生醫

你有聽過尿毒症嗎?是尿中有毒,還是毒中有尿?那尿毒症的「尿毒」是什麼?以及該如何檢測尿毒素,這一集就要和大家分享喔!

尿毒素三大類型

尿毒素介紹

我們的體內有很多毒素,會經由腎臟排泄,並由尿液排除,但當腎臟功能下降時,這些毒素會跑到血液之中,就會使毒素在體內累積,導致各種健康問題。大家常聽到的肌酸酐、尿酸、尿素氮等,都是常見的尿毒素,目前已經被辨識出的尿毒素超過一千多種,可以分為以下三類:

第一類型:水溶性小分子,包含草酸、尿素氮等,這類尿毒素可以溶解在水中,也可以溶解在尿中,但腎臟功能變差時排不出去,此時可以透過血液透析和腹膜透析清除。

第二類型:蛋白質結合的毒素,包含硫酸吲哚酚 (IS)、對硫甲酚 (p-cresol sulfate),這類型毒素會和體內的蛋白質結合,運送到全身,如腦、心臟等,也因為會和蛋白質結合,所以很難以透析的方式清除。

第三類型:中大分子毒素,包含β2-microglobulin (β-2-微球蛋白)、interleukin 6 (白細胞介素-6)等,由於這些毒素分子大,對血管的傷害力相對大,也很難藉由洗腎清除。

硫酸吲哚吩與疾病的關係

尿毒症的症狀

尿毒素除了影響腎臟外,還會使心臟、腸胃道、內分泌、血液系統等處的健康惡化,如造成腎臟功能變差、心血管內皮細胞受傷、胰島素抗性、貧血等,出現噁心想吐、食慾不振等症狀,嚴重時甚至會昏迷。

硫酸吲哚酚怎麼來

(色胺酸在腸道被代謝為吲哚,吲哚在肝臟被轉化成硫酸吲哚酚)

硫酸吲哚酚介紹

在尿毒素的研究中,硫酸吲哚酚是目前人體試驗跟研究最多的。根據研究,若硫酸吲哚酚太高,與腎臟病惡化、腎臟病病人的死亡率、心血管死亡率呈正相關。

究竟硫酸吲哚酚怎麼來呢?其實都是我們吃下肚的。硫酸吲哚酚的生成過程相對複雜,當飲食中的蛋白質被攝取,進入人體內後,腸道細菌會分解這些蛋白質,進而產生一些含氮廢物。而蛋白質中的色胺酸 (Tryptophan)在腸胃道被吸收後,經過腸道代謝會變成吲哚 (indole),之後會進入血液,並在肝臟中被轉換為硫酸吲哚酚。

在正常的情況下,腎臟會將硫酸吲哚酚排出體外,但當腎功能下降,硫酸吲哚酚無法有效排出,會在體內累積。因此,若能做好硫酸吲哚酚的檢測和控制,對於腎臟病患者來說,是非常重要的。

硫酸吲哚酚檢測

其實在利用抗體方式研發出硫酸吲哚酚檢驗平台之前,全世界都沒有以硫酸吲哚酚 (IS)這樣的品項,申請成為臨床診斷的試劑。過去大多為研究用的試劑,或是實驗室的方法,但因為操作流程較為繁瑣,而且需要很多的前處理,所以不太適合於臨床大量使用。因此,需要才會想把這樣的產品開發出來,讓臨床診斷能夠更大量、更快速、更方便。

過去比較多是用質譜分析跟層析分析檢測硫酸吲哚酚,這些方式都需要比較具有規模的實驗室,才能具備這樣的設備。其操作流程,以及操作的技術人員,都需要具備一定的專業度和細心度,以時間上和通量上來講,都不適合臨床運用。

偉喬生醫自主研發及生產,藉由該項專利技術獨步全球,除了通過衛生福利部食品藥物管理署(TFDA)第三等級體外診斷試劑(IVD)查驗登記外,更通過歐盟CE-IVD認證,並獲得臺灣、日本、美國、中國等多國專利,同時也在新加坡、越南等亞太地區進行查驗登記申請,未來將提供臨床檢測新解決方案,可望助於提升全球腎臟病的預防與管理,降低醫療支出。

臨床上常見的檢驗法都與抗體有關,若運用到免疫法,就會使用抗體原料,像白蛋白是一個比較大的分子,所以製造抗體會相對容易。硫酸吲哚酚是一種腎毒素,分子量非常小,此時要用抗體偵測,會面臨很大的技術門檻。

以硫酸吲哚酚的檢測來說,假如血清裡有硫酸吲哚酚,在偵測的時候,可以透過專一性的結合競爭方法,得到一個數值。

舉例來說,大家都很熟悉的COVID-19快篩試劑,當看到一條線出現,就代表上面有抗體,抗體會去抓病原體,也就是COVID-19。所以當檢體裡有COVID-19 的抗原時,就會被抗體抓住,我們就會看到有顏色的線產生。

運用類似的原理,利用抗體去抓住要測的硫酸吲哚酚,這樣就可以測到檢體內,是否有硫酸吲哚酚這個毒素。

研發中如何突破困難

由於這是一個從未開發過的檢測試劑,偉喬生醫開發這項產品花費11年的時間,這11年歷經開發問題的解決、臨床前的試驗、查驗登記等過程,雖然當時國際上也有其他人在做,但做得並不深入,偉喬生醫透過通量性的方法(也就是免疫法)開發,是做這件事情最大的挑戰。

在製造抗體的過程中,閱讀許多國際間的文獻,還要突破一些專利的限制,並符合法規的需求,最困難的部分,就是藏在這些環節中。開發過程也遇到許多挑戰,例如原料不夠、篩選不順利等,但偉喬生醫相當幸運,在開發抗體的過程,只花了兩年,而後面九年則是從原型品,以及依循法規的需求去做調整。

由於世界各國對於法規有不同限制,例如歐盟CE-IVD、美國USFDA,以及臺灣TFDA,都有各自的規定。假如依照過去實驗室的方法,A研究員做一個實驗,B研究員做一個實驗,C研究員也做一個實驗,三位研究員針對同一個樣本進行檢測,得出的數據可以看出趨勢,卻不是最精準的。因此,偉喬生醫當時面臨最大的挑戰就是必須依循法規標準,完成臨床前的試驗,證實這項產品,每批次做出來都是穩定的。第二個挑戰則是臨床試驗,必須呈現高度吻合性。

找尋原料的困境

從原料開始,要透過免疫小動物產生抗體,在這過程中,要有好的免疫原,像是我們打疫苗,這個東西叫做抗原。由於硫酸吲哚酚的免疫性不好,需要接很多不一樣的載體蛋白,幫助它變成比較大的抗原。在這個過程中,就要測試很多方法,有可能做完後免疫原能認出來,但篩選的時候,卻篩不到。

因此,當時最大的困境,就是初期研發經費拮据,以及市面上沒有太多原料可以搜尋,必須自行做化學合成。當時偉喬生醫日以繼夜篩選通量,才篩到一些可以作為候選的抗體,才漸漸地發展成檢測試劑,而這部分,也是最值得累積經驗的地方。當產品開發成功後,下一次再做類似的東西,研發過程可以比較快速。

與國外檢測方法的差異

過去因為沒有硫酸吲哚酚的檢測試劑,國外確實有一些方法,但他們的方法學限制較多,像是僅限於實驗用途,或是使用上僅能作為參考報告,並不能當作常規檢測,所以使用上的瓶頸包括檢測時間長、通量性有限制、沒有通過法規的要求、精準度和一致性低,不能協助醫師進行臨床上的判讀。

什麼是通量?

通量指的是用精準的精密儀器來做,會需要經過幾個環節:

一、前處理:收到樣本後,必須良好保存

二、上樣:將樣本放上機器做檢驗分析,因一次只能用一台機器做一個樣本,一小時內只能檢測1-3個檢體。若有健檢、腎臟病檢測的需求,會難以負荷成千上萬的檢測量。

若用免疫學的方法檢測,其優勢為檢測量大,比較容易達到規模化的檢測目標。

哪些人適合檢測硫酸吲哚酚

想要了解腎功能狀況的族群,或是想要了解體內毒素程度的族群,以及醫師想要追蹤病患的身體狀況,了解治療的成效,也可以參考檢測硫酸吲哚酚濃度的數據。

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