Дешевый и сверхоперативный метод диагностики туберкулеза
Возбудитель туберкулеза известен науке уже более ста лет, но эта болезнь остается одной из наиболее серьезных глобальных угроз общественному здоровью. По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2011 году туберкулезом заразилось 8,7 миллионов человек, а умерло от него– 1,4 миллиона. Большинство новых случаев заболевания приходится на развивающиеся страны, где не хватает технических средств и квалифицированного персонала для ранней диагностики туберкулеза.
В статье, опубликованной в журнале Science and Technology of Advanced Materials (STAM), тайваньские исследователи представили простой, основанный на цвете диагностический метод, позволяющий обнаружить ДНК-последовательности микобактерий – возбудителей туберкулеза – в максимально сжатые сроки.
Стандартный метод диагностики в клинических условиях предполагает выращивание микобактерий туберкулеза: на твердой культурной среде они растут 3-6 недель, в жидкой – 9-16 дней. Существует и более скоростная альтернатива – полимеразная цепная реакция (ПЦР). Однако и эта технология требует 2-5 часов, а главное – сложной инфраструктуры и высококвалифицированного персонала (чего часто отчаянно не хватает развивающимся странам).
Цун-Тин Цай (Tsung-Ting Tsai) и его коллеги применили наночастицы золота и диагностические устройства на основе микрожидкостной бумаги для экспресс-анализа на туберкулез, не требующего сложных и длительных лабораторных процессов. Они легко определили последовательности ДНК микобактерий всего за час после получения ДНК пациентов.
Сначала неизвестные извлеченные последовательности ДНК человека гибридизируются с детектирующими последовательностями олигонуклеотидов. Потом добавляются коллоидные наночастицы золота и начинается колориметрическое измерение с помощью раствора хлорида натрия. Если извлеченные последовательности ДНК состоят из «нужных» последовательностей IS6110, тогда олигонуклеотидные последовательности гибридизируются с ними, и совсем немного последовательностей одноцепочечной ДНК абсорбируются на наночастицах золота (чтобы избежать агрегирования после добавления соли). Если последовательности IS6110 отсутствуют, цвет смеси остается красным после гибридизации и не меняется. Далее смесь концентрируется на хроматографической бумаге, сжатой между гидрофобными барьерами из твердого воска. Итоговый результат можно сфотографировать на смартфон и отправить на сервер облачных вычислений.
Хотя разработчики всё еще оптимизируют свою технологию, они уверены, что она станет «доступным, чувствительным, точным, удобным в использовании, быстрым и не требующим специального оборудования диагностическим методом».
Разработка представлена в журнале Science and Technology of Advanced Materials.
На иллюстрации: процесс нового метода ТБ-диагностики в виде схемы.
По материалам пресс-релиза Национального института материаловедения (Япония).
Артём Космарский nauka21vek.ru