Новый набор для быстрого обнаружения бактерий
Поиск правильного плана лечения для пациентов с устойчивыми к антибиотикам инфекциями — это дорогостоящий и длительный процесс. Для врачей в сельских районах или развивающихся странах часто нет источника электричества поблизости или стерильных лабораторных условий со специалистами-микробиологами. Текущий стандарт идентификации бактерий — выделение и выращивание вида в анализе, что может занимать от часов до недель.
Исследовательская группа, включая ученых из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) и сотрудников Университета Висконсин-Мэдисон, разработала диагностический набор, который является недорогим, портативным и простым в использовании. Набор размером с обувную коробку работает от 9-вольтовых батарей и использует мягкий пластиковый считыватель под названием B-chip (чип для обнаружения бактерий), который выполняет анализ с помощью амплификации полимеразы рекомбиназы (RPA) примерно за один час. Чип использует одноразовый пластиковый картридж для анализа с лунками, которые могут одновременно оценивать до 16 различных заболеваний. Дегазированные образцы растворов самостоятельно закачиваются во входное отверстие, затем добавляется воздух в качестве барьера, физически разделяющего реакции по лункам и предотвращающего перекрестное загрязнение.
«Достижение прогресса в направлении своевременной и точной идентификации патогена при инфекции — это критически важный первый шаг в эффективном уходе за пациентом, особенно в условиях ограниченных ресурсов, позволяющий правильно использовать антибиотики для смягчения растущего появления устойчивости к ним», — сказал главный исследователь LLNL Туан Нгуен.
Команда протестировала набор на панели бактериальных инфекций, называемых ESKAPE-организмами (Enterococcus faecium, S. aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa и Enterobacter), потому что они часто ускользают от действия многих антибиотиков. Ученые решили использовать анализ на основе RPA (амплификация полимеразы рекомбиназы) вместо анализа на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР).
«Изотермические методы амплификации ДНК представляют собой альтернативу устоявшимся методам, таким как ПЦР в реальном времени, которые требуют сложного оборудования или сложных экспериментальных процедур», — отметил Нгуен. «Реакции RPA чувствительны, специфичны, быстры и работают при постоянной низкой температуре, что минимизирует потребление энергии и упрощает управление нагревом и питанием».
Быстрое обнаружение бактерий также полезно для поиска эффективных химиотерапевтических методов лечения, а также для помощи отраслям, озабоченным поддержанием санитарных условий, таким как производство и переработка пищевых продуктов. Набор может привести к созданию будущих технологий, снижающих стоимость и увеличивающих широту контроля качества.
«Это продемонстрировало, какие замечательные вещи могут произойти, когда вместе работают химики, биологи и команды биоинформатиков», — сказал Том Слезак, руководитель группы LLNL по патогенам и биоинформатике в Управлении глобальной безопасности. — «Мы любим работать над сложными проблемами и переносить то, что мы делаем в области биозащиты, на здоровье человека. Это замечательный пример сотрудничества национальной лаборатории и академических кругов».
Исследование было опубликовано в февральском выпуске 2017 года журнала Applied and Environmental Microbiology.