Monitorowanie HIV na tanim chipie

Pomiar wiremii lub stężenia wirusa HIV w krwiobiegu jest jedną z technik stosowanych przez lekarzy do monitorowania skuteczności leczenia HIV. Gwałtowny wzrost miana wirusa może być ostrzeżeniem o niepowodzeniu lub lekooporności, co może wskazywać, że pacjent powinien zostać przestawiony na inny lek. Jednak w warunkach ubogich w zasoby takie monitorowanie jest zbyt drogie i wymaga dużego sprzętu. Nowy układ mikroprzepływowy zaprojektowany przez laboratorium Rustem Ismagilov w Caltech może umożliwić tańsze i łatwiejsze monitorowanie miana wirusa HIV i innych infekcji wirusowych, a technika ta może być również użyteczna w innych rodzajach testów genetycznych.

Poślizg i poślizg: Przedstawione tutaj urządzenie mikroprzepływowe, zwane SlipChip, zawiera dwa szkiełka z odciśniętymi dołkami o różnej objętości, co umożliwia pomiar cząsteczek w szerokim zakresie stężeń. Tutaj jeden chip służy do analizy pięciu różnych próbek, reprezentowanych przez różne kolory.

Miano wirusa jest często mierzone za pomocą PCR, standardowego narzędzia laboratoryjnego, które wielokrotnie kopiuje DNA lub RNA w próbce. Nowsze podejście, zwane cyfrowym PCR, umożliwia uzyskanie znacznie dokładniejszych zliczeń. Wykorzystując mikroprzepływy, próbka jest najpierw dzielona między wiele maleńkich dołków, tak że każdy dołek prawdopodobnie zawiera nie więcej niż jedną cząsteczkę. Gdy cząsteczki są następnie amplifikowane, wynikiem jest prosty sygnał tak lub nie dla każdego dołka.

Wąskie gardło tych metod pojawia się, gdy potrzebny jest pomiar o dużym zakresie dynamicznym, mówi Ismagilov. Na przykład miano wirusa HIV może wynosić od 50 do miliona cząsteczek na mililitr. Test do pomiaru musi być w stanie obsłużyć dużą liczbę cząsteczek, a jednocześnie być wystarczająco czuły, aby zliczać rzadkie cząsteczki. Zwykle osiągnięcie takiej czułości wymaga rozcieńczenia próbki i rozłożenia jej na coraz więcej dołków, aby zapewnić, że w każdym dołku nie znajduje się więcej niż jedna cząsteczka. Ismagilov mówi, że analiza tak dużej liczby studni może być kłopotliwa. Jednocześnie próbka nie może być tak cienko rozprowadzona, aby przeoczyć rzadkie molekuły.

Ismagilov i członkowie jego laboratorium wymyślili sztuczkę, aby poradzić sobie z tym dylematem: podzielić próbkę na szereg dołków o różnej wielkości, skalibrowanych w celu wykrywania cząsteczek o różnych stężeniach, które można obliczyć razem. Każda objętość jest wrażliwa na określony zakres stężeń, mówi. Razem te woluminy dostarczają więcej informacji niż jakikolwiek pojedynczy wolumin z osobna.

Technika opiera się na SlipChip, prostym urządzeniu mikroprzepływowym opracowanym przez Ismagilova. Próbkę płynu można wstrzyknąć do dwóch zachodzących na siebie szkiełek lub plastikowych szkiełek, a następnie lekko obrócić, aby oddzielić płyn do dołków. Obrót może również doprowadzić do kontaktu niektórych odwiertów, aby można było przeprowadzić reakcje chemiczne.

W dwóch ostatnich artykułach w Chemia analityczna i Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego Ismagilov i jego koledzy opisują matematykę projektu i jego zastosowanie w testowaniu wiremii zarówno w przypadku HIV, jak i zapalenia wątroby typu C. Chipy można zaprojektować do wykonywania wielu testów lub mierzenia wielu próbek, co, jak mówi Ismagilov, zwiększa ich elastyczność. Obecnie do innych etapów przygotowania i analizy PCR potrzebne są inne urządzenia, ale ostatecznym celem badaczy jest stworzenie jednego chipa do obsługi wszystkich tych etapów.

ukryć