Спасение жизней с помощью быстрого тестирования на сепсис
Сепсис (заражение крови) может быть смертельным. Раньше для получения лабораторных результатов при подозрении на сепсис приходилось ждать до 48 часов. Новая диагностическая платформа размером с банковскую карту теперь предоставит анализ всего за час. Система основана на наночастицах, которые автоматически управляются магнитными силами.
Несмотря на то, что сепсис является третьей по частоте причиной смерти в Германии, его часто недооценивают. В этой стране 60 000 человек ежегодно умирают от той или иной формы сепсиса — почти столько же, сколько от сердечных приступов. По данным экспертного объединения Sepsis Nexus, у пациентов, поступающих в отделение интенсивной терапии с сепсисом, шанс на выживание составляет всего 50%. Одна из причин высокой смертности — поздняя диагностика, из-за которой пациенты не получают правильного лечения.
В будущем быструю и недорогую диагностику инфекции, даже во время транспортировки пациента в больницу, обеспечит новая мобильная платформа MinoLab. Она состоит из пластиковой карты размером с кредитную, которая вставляется в аналитический блок размером меньше ноутбука. Система предоставляет результаты менее чем за час, что позволяет врачу назначить спасающую жизнь терапию. В основе лежат магнитные частицы, которые присоединяются к исследуемым клеткам в образце крови и полностью автоматически перемещаются по системе с помощью магнитной силы. В конце процесса диагноз ставится с помощью магнитных сенсоров.
В настоящее время MinoLab разрабатывается в рамках проекта Федерального министерства образования и научных исследований Германии Институтом Фраунгофера по клеточной терапии и иммунологии (IZI) в Лейпциге совместно с компанией Magna Diagnostics, выделившейся из Общества Фраунгофера. Другими партнерами проекта являются Институт Фраунгофера по надежности и микроинтеграции (IZM) в Берлине, а также компании Siemens, Dice, microfluidic Chip Shop и Австрийский технологический институт.
Доктор Дирк Кульмайер, ученый из IZI, объясняет принцип работы: «После забора образца крови магнитные наночастицы с помощью специфических молекул-«ловушек» связываются с целевыми клетками (патогенами) в образце. Затем с помощью простого магнита мы переносим частицы вместе с патогенами на пластиковую карту и перемещаем их через различные миниатюрные реакционные камеры, где происходит полимеразная цепная реакция (ПЦР). Этот метод позволяет миллионы раз скопировать даже мельчайшие последовательности ДНК патогенов. После копирования наночастицы транспортируют ДНК патогена в детекционную камеру, где новый тип магниторезистивного биочипа может идентифицировать патогены и устойчивость к антибиотикам».
Ученый добавляет: «Все реакции, от подготовки образца до выделения целевых молекул и документирования, выполняются бесконтактно и полностью автоматически». Это значительно упрощает рутинную работу лаборанта и снижает риск контаминации бактериями из окружающей среды, которые могут вызвать ложные срабатывания. Есть и другое преимущество: «Мы не только экономим время благодаря комбинации магнитных наночастиц в новой микрофлюидной системе. Благодаря миниатюризации мы также экономим на дорогостоящем оборудовании».
Эксперты уже успешно использовали магнитные наночастицы для выделения и детекции возбудителей сепсиса, однако, по словам Кульмайера, «пройдет еще около двух лет, прежде чем мы сможем создать прототип диагностической платформы». Эта платформенная технология подходит не только для тестов на сепсис. Она сможет помочь врачам в больницах и частных практиках в решении широкого круга молекулярно-биологических вопросов — от генетической предрасположенности до диагностики рака.