Дрожжевые нанозонды могут быть использованы для дешевого и быстрого обнаружения вирусовДрожжевые нанозонды могут быть использованы для дешевого и быстрого обнаружения вирусов
Неважно, ждали ли вы несколько часов в очереди на ПЦР-тест или сомневались в точности экспресс-теста, за последние несколько лет мы все устали от вирусных тестов.
Технология, используемая для обеспечения точности экспресс и ПЦР-тестов, является продуктом десятилетий научных разработок. Но следующим скачком в вирусном тестировании может стать применение дрожжей. Группа австралийских ученых использовала пекарские дрожжи для тестирования на вирусы. Сконструированные ими фрагменты дрожжей дешевы и так же точно выявляют COVID-19, как и тесты ПЦР.
"Дрожжи - это очень особенный организм. Во-первых: они очень дешевые", - говорит ведущий исследователь профессор Мэтт Трау, химик из Университета Квинсленда. "Но у дрожжей есть еще одна особенность, которая нас очень поразила. Они невероятно прочные. Покрытие клеточной стенки дрожжей состоит из молекул, называемых полисахаридами. Это очень особенная молекула, которая делает дрожжи невероятно устойчивыми. Дрожжевые клетки могут быть реанимированы спустя миллионы лет. Эти полисахаридные молекулы защищают белки: активные молекулы на поверхности".
Трау и его коллеги генетически сконструировали дрожжевые клетки, содержащие белки, которые связываются с частями определенного вируса. Затем, добавив дополнительные белки, они смогли использовать свет, электричество или красители, чтобы показать, был ли вирус захвачен дрожжевыми белками. "Это похоже на очень чувствительный тест на антиген - наноразмерный экспресс-тест, но с чувствительностью ПЦР", - утверждает Трау.
В журнале Nature Nanotechnology исследователи недавно опубликовали работу, показывающую, что их дрожжевой порошок способен распознавать инфекции COVID. "Мы провели клинические испытания, чтобы надежно протестировать нашу технологию на клинических образцах пациентов с COVID-инфекцией в сравнении с ПЦР и экспресс-тестами", - рассказывает Трау. "Мы показали, что наша технология либо соответствует этим тестам, либо превосходит их".
Генетически модифицированные дрожжи можно использовать и для выявления других вирусов, например, гриппа. В настоящее время нанозонды можно встраивать в существующие системы тестирования - это "дешевый, долговечный, удобный реагент, который может заменить существующие реагенты", - отмечает Трау. Исследователи хотят узнать, смогут ли они расширить сферу их применения.
"Сейчас мы разрабатываем полностью безынструментальную версию этого метода, где нанофрагмент сам связывается с вирусной частицей, а затем испускает сигнал, который может быть обнаружен дистанционно без какого-либо оборудования - либо через телефон, либо, в конце концов, мы мечтаем о дронах или даже спутниках, обнаруживающих эту сигнатуру", - говорит Трау. "На поверхности клеточной стенки мы можем запрограммировать все детали процесса, которые обычно происходят в лаборатории".
Поскольку дрожжи так дешевы и быстры в производстве, их можно использовать даже для мониторинга потенциальных вспышек заболеваний и прогнозирования пандемий. "Если возникнет пандемия, то в течение недели или двух [мы сможем] создать экспресс-тесты, способные различать все варианты, а затем, по мере того как вирус будет меняться на различные варианты, в течение недели мы получим следующие версии, готовые к тестированию", - поясняет Трау.
Этот метод также может быть использован на животных. "Вы можете представить себе, что помещаете часть этого материала в корм животным и следите за ним с помощью своего телефона", - говорит Трау. "Ваш телефон может обнаружить свечение или световой сигнал от куриного помета, если куры подверглись воздействию особо опасного вируса".
Для разработки нанозондов потребовалось три года работы более десятка человек. По словам Трау, они все еще находятся "на стадии исследования" - потребуется еще много времени, чтобы довести их до коммерческого использования. "К сожалению, процесс трансляции требует времени, и мы очень заинтересованы в сотрудничестве с коммерческими организациями, которые помогут нам ускорить этот процесс", - сказал Трау.
