Znanstveniki z arizonske univerze so razvili novo diagnostično orodje, ki bi lahko bistveno spremenilo način odkrivanja nalezljivih bolezni, kot so COVID-19, ebola, HIV, hepatitis C ali borelioza.
Inovativna tehnologija z imenom NasRED (Nanoparticle-Supported Rapid Electronic Detection) omogoča natančno diagnosticiranje že z eno samo kapljico krvi, stroški testiranja znašajo približno dva evra, rezultati pa so znani v 15 minutah.
Hitrost in dostopnost – ključ do preprečevanja izbruhov
Nalezljive bolezni so eden najhujših izzivov sodobne družbe, saj letno povzročijo več kot 10 milijonov smrti po svetu. V številnih državah z nizkimi dohodki dostop do diagnostičnih orodij še vedno ni zadosten – testiranje je drago, počasno ali nedostopno. NasRED pa omogoča testiranje tudi na terenu, brez laboratorijske opreme ali strokovno usposobljenega osebja. »Naš test združuje hitrost in preprostost hitrega antigenskega testa s senzitivnostjo, ki presega celo laboratorijske standarde,« je povedal vodilni avtor študije, prof. Chao Wang z ASU.
»Na primer, ljudje, ki uporabljajo injiciranje drog in so pogosto brez stalnega doma, imajo povečano tveganje za HIV ali hepatitis C. Če jih ne testiramo redno, lahko okužbe odkrijemo šele takrat, ko se razvijejo resni zapleti, kot sta rak ali jetrna odpoved,« dodaja Wang. Poleg tega študija, objavljena v BMJ Quality & Safety, navaja, da skoraj 800.000 Američanov letno umre ali utrpi trajne posledice zaradi napačne ali prepozne diagnoze – pogosto pri nalezljivih ali žilnih obolenjih, ki bi jih bilo mogoče zdraviti, če bi jih odkrili pravočasno.
Kako deluje NasRED?
Jedro novega testa predstavljajo zlati nanodelci, prevlečeni s posebnimi molekulami, ki se vežejo na beljakovine, povezane z boleznimi. Nekateri delci nosijo protitelesa, ki prepoznajo patogene beljakovine v telesu, drugi pa antigene – delce virusov ali bakterij, ki pritegnejo naravno imunsko reakcijo.
Ko te nanodelce zmešajo z vzorcem telesne tekočine (krvjo, slino ali nosnim izcedkom), se ob prisotnosti bolezni delci potopijo na dno cevi. Naprava nato skozi tekočino posveti z LED-svetlobo, elektronski senzor pa zazna, koliko svetlobe prehaja skozi – več svetlobe pomeni več potopljenih delcev in s tem prisotnost bolezni. NasRED lahko zazna okužbo že pri koncentraciji nekaj sto molekul v vzorcu – kar je do 100.000-krat bolj občutljivo kot običajni laboratorijski testi, kot sta PCR ali ELISA.
Diagnostična natančnost, prenosljivost in dostopnost
Trenutno laboratorijski testi, kot so PCR in ELISA, zahtevajo drago opremo in izkušeno osebje. NasRED pa ponuja kompaktno, prenosljivo in cenovno dostopno alternativo. Test je zasnovan za uporabo na terenu, v oddaljenih zdravstvenih centrih ali na mestih, kjer ni dostopa do laboratorijev.
»Naš senzor je visoko modularen, kar pomeni, da lahko preprosto zamenjamo ciljne molekule in s tem prilagodimo test za različne bolezni,« razlaga Wang. Tehnologijo so že uspešno uporabili za odkrivanje toksinov bakterije E. coli, biomarkerjev raka, beljakovin, povezanih z Alzheimerjevo boleznijo, ter celo afriške prašičje kuge.
Možnost uporabe v domačem okolju in prihodnost diagnostike
Čeprav trenutna različica NasRED še vedno potrebuje majhne namizne naprave za pripravo vzorcev, raziskovalci že delajo na miniaturizaciji in avtomatizaciji, kar bi lahko tehnologijo približalo uporabnikom na domu. V prihodnosti bi NasRED lahko postal domači test z občutljivostjo, ki močno presega hitre teste, ki smo jih uporabljali za COVID-19.
Najnovejša študija kaže, da je NasRED približno 3.000-krat bolj občutljiv kot ELISA, potrebuje 16-krat manj vzorca in zagotovi rezultate 30-krat hitreje. V preizkusih z virusom SARS-CoV-2 se je izkazal kot natančen kot najboljše molekularne metode, vključno s priljubljenim testom Abbott ID NOW.
Diagnostika prihodnosti: hitro, natančno, dostopno
»To je velik korak naprej v medicinski diagnostiki,« poudarja Wang. NasRED ima potencial, da spremeni načine spremljanja izbruhov bolezni, izboljša zgodnje odkrivanje raka in nevrodegenerativnih bolezni ter omogoči spremljanje kroničnih obolenj v realnem času.
V času, ko se svet sooča z novimi nalezljivimi izzivi in grožnjami, kot so pandemije, antimikrobna odpornost in podnebne spremembe, je razvoj takšnih tehnologij ključnega pomena za zaščito javnega zdravja na globalni ravni. Preprostost in hitrost metode pa daje tudi upanje, da bo nova metoda dostopna kar največjemu številu bolnikov in zdravstvenim ustanovam po vsem svetu.
Novinar
