211service.com
Rychlý detektor TBC
Jedna třetina světové populace je nakažena tuberkulózou. Detekce bakterií je časově náročná a nákladná, a to i v nemocnicích se sofistikovaným laboratorním vybavením. A v chudých zemích, kde je infekce nejrozšířenější, lidé k tomuto vybavení často nemají přístup. Výzkumníci z Massachusetts General Hospital v Bostonu a Harvard University nyní prokázali, že ruční zařízení může být použito k počítání až 20 bakterií ve vzorku sputa za půl hodiny. Doufají, že z testu vyvinou levný produkt, který lze nasadit pro testování TB.
Detektor TB: Ruční zařízení může ve vzorku sputa napočítat jen 20 bakterií. Plastová karta uvnitř zařízení využívá mikrofluidiku k nasměrování magneticky značených bakterií ve vzorku do jedné ze dvou komor obklopených kovovými cívkami. Cívky se používají pro zobrazování vzorku pomocí nukleární magnetické rezonance.
Počítadlo bakterií je vyvíjeno výzkumníky pod vedením Ralph Weissleder , ředitel Centra pro systémovou biologii a Centra pro výzkum molekulárního zobrazování na Harvard Medical School a Hakho lee , instruktor na Mass General. Technologie využívá magneticko-nanočásticové štítky a detektor, který funguje na stejných principech jako magnetická rezonance. Zaměřují se na tuberkulózu, říká Lee, protože i jedna bakterie může způsobit onemocnění, ale v tuto chvíli neexistuje snadný způsob, jak detekovat bakterie s vysokou citlivostí.
Největší problém stávajících testů je, že jsou příliš pomalé, říká Petr Katona , mimořádný klinický profesor infekčních chorob na Kalifornské univerzitě v Los Angeles. Nejpřesnějším způsobem identifikace infekce je vypěstovat vzorek v laboratoři. Ale protože TBC roste pomalu, může to trvat až šest týdnů. A co víc, drahé kultivační vybavení obvykle není dostupné v chudých oblastech, kde převládá infekce.
Nejlevnějším a nejrychlejším způsobem, jak odhalit TBC, je kožní test, který kontroluje imunitní reakci. Ale takové testy nejsou nijak zvlášť přesné. Existuje řada stavů, kdy nedochází k žádné imunitní reakci, i když je pacient nositelem infekce, říká Steven Miller , ředitel klinických laboratoří na University of California, San Francisco Medical Center. TBC a HIV jdou často ruku v ruce, ale u HIV pozitivních pacientů kožní test nefunguje. Další běžný test, barvení vzorku sputa barvivem, které se zaměřuje na TBC, a jeho zkoumání pod mikroskopem, má také vysokou míru falešně negativních výsledků. Dokud není velké množství bakterií, nemůžete je zvednout, říká Miller.
Harvardský detektor dokáže najít velmi malé množství bakterií. Je to miniaturizovaná verze nukleární magnetické rezonance, velmi citlivé, ale typicky velké a drahé zařízení používané pro klinické a chemické aplikace, jako je zobrazování mozku a určování proteinových struktur. Velikost a náklady typických zobrazovačů nukleární magnetické rezonance jsou dány potřebou silného magnetu. Weisslederova skupina zjednodušila nástroj na přenosné jednolibrové zařízení s jednorázovými součástmi kompromisem v kvalitě signálu a umístěním komory na vzorky přímo do radiofrekvenčních cívek. Když měříte bakterie, nepotřebujete vysoké rozlišení – stačí si vybrat jeden vzor, říká Lee.
Jako důkaz principu Weissleder a Lee prokázali, že dokážou ve vzorcích sputa detekovat bakterii velmi podobnou tuberkulóze. Nejprve musí být viskózní vzorek zkapalněn. Poté se smíchá s roztokem nanočástic železa ve tvaru dělové koule potažených protilátkami, které se přilepí na bakterie. Vzorek je vložen do detektoru, který používá mikrofluidiku k protlačení vzorku kanálem vybaveným sítem, které zachycuje bakterie a omývá všechny nanočástice, které nesplnily cíl. Tento kanál je obklopen kovovou cívkou, která pulsuje zachycené bakterie vysokofrekvenčními vlnami pod vlivem magnetu. To způsobí, že nanočástice železa vydávají magnetický signál, který následně ovlivňuje protony v okolních molekulách vody. Harvardské zařízení zachycuje tyto změny, jejichž velikost a trvání jsou přímo úměrné počtu značených bakterií ve vzorku.
Proces detekce bakterií trvá asi 30 minut a je stejně citlivý jako procesy, které využívají kultivační vzorky pěstované v laboratoři. Výsledky jsou popsány v časopise aplikovaná chemie .
Pokusit se diagnostikovat velmi nízké hladiny bakterií ve vzorku při zachování vysoké kvality není snadné, říká patolog Miller. Harvardský test je velmi citlivý – to znamená, že dokáže detekovat nízké úrovně bakterií – ale dokud zařízení neprojde dalšími testy, není možné říci, jak konkrétní je. Pokud se ukáže, že má vysokou míru falešně pozitivních výsledků, říká Miller, nebude životaschopná v místech, jako jsou Spojené státy, kde je míra tuberkulózy nízká. Nicméně, říká Miller, takový levný a snadný test by mohl mít velkou hodnotu v oblastech s vysokou prevalencí tuberkulózy.
Vědci spolupracují s Harvard School of Public Health na testování zařízení na klinických vzorcích od pacientů s tuberkulózou.