Идея посетить кабинет врача с симптомами болезни и уйти оттуда с научно подтвержденным диагнозом стала гораздо ближе к реальности благодаря новой технологии, разработанной исследователями Университета Макмастера.
Инженеры, биохимики и медицинские исследователи объединили свои усилия, чтобы создать портативный экспресс-тест на бактериальные инфекции, который позволяет получить точные и достоверные результаты менее чем за час, избавляя от необходимости отправлять образцы в лабораторию.
Их доказательное исследование, опубликованное в журнале Nature Chemistry, посвящено эффективности теста в диагностике инфекций мочевыводящих путей на основе реальных клинических образцов. Исследователи планируют адаптировать тест для выявления разных видов бактерий и для быстрой диагностики вирусов, включая COVID-19. Они также планируют проверить его применимость для выявления маркеров рака.
"Это означает, что пациенты смогут получить более эффективное лечение, более быстрые результаты и избежать серьезных осложнений. Это также поможет избежать ненужного использования антибиотиков, что позволит нам выиграть время в борьбе с резистентностью к противомикробным препаратам", - говорит Лейла Солеймани, соавтор статьи и доцент кафедры инженерной физики.
Новая ДНК технология использует портативное устройство, похожее на прибор для измерения уровня глюкозы в крови. Микрочип анализирует каплю биологической жидкости, такой как кровь, моча или слюна, используя молекулы, которые могут определить специфическую белковую сигнатуру инфекции. Устройство размером с флешку подключается к смартфону, на экране которого отображается результат. В изобретении сочетаются технология электрохимической инженерии и биохимическая технология.
Новая технология позволяет дифференцировать штаммы бактерий, которые можно лечить антибиотиками, от резистентных, что является критически важным отличием, которое может помочь в борьбе с растущей проблемой резистентности к противомикробным препаратам. В настоящее время исследователи тестируют адаптацию той же технологии для выявления вируса, вызывающего COVID-19.
"Эта технология универсальна, и мы очень близки к тому, чтобы использовать ее для тестирования COVID-19", - говорит Солеймани.
Richa Pandey et al. Интеграция программируемых ДНК-зимов с электрическим считыванием для быстрого обнаружения бактерий без использования культуры с помощью портативной платформы (аннотация).
В настоящее время для обнаружения и идентификации бактерий используются этапы культивирование бактерий и амплификации нуклеиновых кислот для повышения концентрации целевых аналитов. Эти этапы увеличивают время, стоимость и сложность анализа, что затрудняет проведение действительно быстрого теста в условиях медицинского учреждения. В данной статье мы сообщаем о разработке электрического анализа, в котором используются электроактивные РНК-расщепляющие ДНК-ферменты (e-RCDs) для идентификации конкретных бактериальных мишеней и последующего высвобождения ДНК-штрихкода для передачи сигнала на электрический чип.
Интеграция e-RCD в двухканальный электрический чип с наноструктурированными электродами обеспечивает аналитическую чувствительность и специфичность, необходимые для клинического анализа. Анализ e-RCD способен селективно обнаружить 10 КОЕ (эквивалентно 1 000 КОЕ мл-1) Escherichia coli из панели, содержащей множество неспецифических видов бактерий. Клиническая оценка этого анализа с использованием образцов мочи 41 пациента продемонстрировала диагностическую чувствительность 100% и специфичность 78% при времени анализа менее одного часа по сравнению с несколькими часами, необходимыми для используемых в настоящее время культуральных методов.
