211service.com
Szybki wykrywacz gruźlicy
Jedna trzecia światowej populacji jest zarażona gruźlicą. Wykrywanie bakterii jest czasochłonne i kosztowne, nawet w szpitalach wyposażonych w wyrafinowany sprzęt laboratoryjny. A w biednych krajach, w których infekcja jest najbardziej rozpowszechniona, ludzie często nie mają dostępu do tego sprzętu. Naukowcy z Massachusetts General Hospital w Bostonie i Uniwersytetu Harvarda wykazali, że w ciągu pół godziny za pomocą przenośnego urządzenia można zliczyć zaledwie 20 bakterii w próbce plwociny. Mają nadzieję, że rozwiną test w niedrogi produkt, który będzie można wdrożyć do testowania gruźlicy.
Detektor gruźlicy: Przenośne urządzenie może policzyć nawet 20 bakterii w próbce plwociny. Plastikowa karta wewnątrz urządzenia wykorzystuje mikroprzepływy, aby skierować bakterie znakowane magnetycznie w próbce do jednej z dwóch komór otoczonych metalowymi cewkami. Cewki służą do obrazowania próbki za pomocą magnetycznego rezonansu jądrowego.
Licznik bakterii jest opracowywany przez naukowców pod kierunkiem Ralph Weissleder , dyrektor Centrum Biologii Systemów i Centrum Badań Obrazowania Molekularnego w Harvard Medical School oraz Hakho lee , instruktor Mszy Generalnej. Technologia wykorzystuje magnetyczne etykiety nanocząsteczkowe i detektor, który działa na tych samych zasadach, co obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego. Koncentrują się na gruźlicy, mówi Lee, ponieważ nawet jedna bakteria może wywołać chorobę, ale w tym momencie nie ma łatwego sposobu na wykrycie bakterii z wysoką czułością.
Największym problemem z istniejącymi testami jest to, że są zbyt wolne, mówi Piotr Katona , profesor nadzwyczajny chorób zakaźnych na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles. Najdokładniejszym sposobem identyfikacji infekcji jest wyhodowanie próbki w laboratorium. Ale ponieważ gruźlica rośnie powoli, może to zająć nawet sześć tygodni. Co więcej, drogi sprzęt do hodowli zazwyczaj nie jest dostępny w ubogich obszarach, gdzie infekcja jest powszechna.
Najtańszym i najszybszym sposobem wykrycia gruźlicy jest test skórny, który bada reakcję immunologiczną. Ale takie testy nie są szczególnie dokładne. Mówi się, że istnieje wiele warunków, w których nie występuje reakcja immunologiczna, nawet jeśli pacjent jest nosicielem infekcji Steven Miller , dyrektor laboratoriów klinicznych Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco Medical Center. Gruźlica i HIV często idą w parze, ale u pacjentów zakażonych wirusem HIV test skórny nie działa. Inny powszechny test, barwienie próbki plwociny barwnikiem ukierunkowanym na gruźlicę i badanie jej pod mikroskopem, również ma wysoki odsetek wyników fałszywie ujemnych. O ile nie ma bardzo dużego obciążenia bakteriami, nie można go podnieść, mówi Miller.
Detektor Harvarda może wykryć bardzo małe ładunki bakterii. Jest to miniaturowa wersja urządzenia do obrazowania magnetycznego rezonansu jądrowego, bardzo czułego, ale zazwyczaj dużego i drogiego urządzenia używanego do zastosowań klinicznych i chemicznych, takich jak obrazowanie mózgu i określanie struktur białkowych. Rozmiar i koszt typowych urządzeń do obrazowania magnetycznego rezonansu jądrowego są podyktowane potrzebą silnego magnesu. Grupa Weissleder uprościła instrument do postaci przenośnego, jednofuntowego urządzenia z częściami jednorazowymi, obniżając jakość sygnału i umieszczając komorę próbki bezpośrednio wewnątrz cewek częstotliwości radiowych. Kiedy mierzysz bakterie, nie potrzebujesz wysokiej rozdzielczości – wystarczy wybrać jeden wzór, mówi Lee.
Jako dowód zasady, Weissleder i Lee wykazali, że mogą wykryć bakterię bardzo podobną do gruźlicy w próbkach plwociny. Najpierw lepka próbka musi zostać upłynniona. Następnie jest mieszany z roztworem nanocząsteczek żelaza w kształcie kuli armatniej pokrytych przeciwciałami, które przywierają do bakterii. Próbka jest ładowana do detektora, który wykorzystuje mikroprzepływy do przepchnięcia próbki przez kanał wyposażony w ekran, który wyłapuje bakterie i wypłukuje wszelkie nanocząsteczki, które nie osiągnęły celu. Kanał ten jest otoczony metalową cewką, która pod wpływem magnesu pulsuje uwięzione bakterie falami o częstotliwości radiowej. Powoduje to, że nanocząsteczki żelaza emitują sygnał magnetyczny, który z kolei wpływa na protony w otaczających cząsteczkach wody. Urządzenie Harvarda wychwytuje te zmiany, których wielkość i czas trwania są wprost proporcjonalne do liczby znakowanych bakterii w próbce.
Proces wykrywania bakterii trwa około 30 minut i jest tak samo czuły jak procesy wykorzystujące próbki kultur wyhodowanych w laboratorium. Wyniki zostały opisane w czasopiśmie Chemia stosowana .
Próba zdiagnozowania bardzo niskiego poziomu bakterii w próbce przy zachowaniu wysokiej jakości nie jest łatwa, mówi patolog Miller. Test Harvarda jest bardzo czuły – to znaczy może wykryć niski poziom bakterii – ale dopóki urządzenie nie zostanie poddane większej liczbie testów, nie można powiedzieć, jak bardzo jest dokładny. Jeśli okaże się, że ma wysoki wskaźnik fałszywych trafień, mówi Miller, nie będzie to opłacalne w miejscach takich jak Stany Zjednoczone, gdzie wskaźniki gruźlicy są niskie. Jednak, jak mówi Miller, taki tani i łatwy test może mieć dużą wartość w obszarach o wysokiej zachorowalności na gruźlicę.
Naukowcy współpracują z Harvard School of Public Health, aby przetestować urządzenie na próbkach klinicznych pobranych od pacjentów z gruźlicą.