Ученые создали дрожжевой инструмент для глобального выявления патогенов

Исследователи из Колумбийского университета разработали инструмент, который может революционизировать способы обнаружения патогенов в сферах от здравоохранения до сельского хозяйства и контроля воды. Используя обычные пекарские дрожжи (Saccharomyces cerevisiae), они создали крайне дешевый, простой в обслуживании и использовании на месте тест в виде полоски.

Исследование опубликовано в выпуске Science Advances от 28 июня.

Принцип работы и преимущества

Биосенсор позволяет обнаруживать патоген дешевле одного цента за тест. Он прост в использовании, дешев в производстве и не требует холодильного хранения. Технология основана на замене естественных клеточных рецепторов пекарских дрожжей на рецепторные белки, специфичные к целевым патогенам.

ДНК дрожжей дополнительно модифицировали для выработки ликопина — пигмента, окрашивающего помидоры в красный цвет. Это позволяет модифицированным дрожжам краснеть в присутствии целевой молекулы, например, феромонов грибкового патогена.

Результаты тестирования

Эксперимент начали с создания сенсора для Candida albicans — грибкового патогена человека. Сенсор успешно окрашивался в красный цвет при контакте с мишенью.

Затем система была успешно протестирована на обнаружение десяти других основных патогенов, включая:

• Paracoccidioides brasiliensis (вызывает прогрессирующее тропическое заболевание).
• Botrytis cinerea (серая гниль, наносящая значительный ущерб урожаю).

Во всех случаях тест работал точно, не теряя чувствительности и специфичности по сравнению с более дорогими аналогами.

Практическое применение

Команда разработала прототип одноэтапной тест-полоски (похожей на тест на беременность), которую можно использовать для работы со сложными образцами: цельной кровью, сывороткой, водой, мочой и почвой.

По словам ведущего исследователя Вирджинии Корниш, грибковые патогены — «скрытые убийцы», вызывающие около двух миллионов смертей ежегодно, а также наносящие ущерб сельскому хозяйству. Новая технология может стать ключевым инструментом для эпиднадзора за патогенами, особенно в регионах с ограниченными ресурсами, где традиционная диагностика часто недоступна из-за стоимости, необходимости специального оборудования, хладоцепей и квалифицированного персонала.

Перспективы

Команда из Колумбийского университета ведет переговоры с глобальными некоммерческими организациями и исследовательскими группами для определения потребностей конкретных стран. Технология рассматривается как многоцелевая платформа. В разработке находится биосенсор для холеры (Vibrio cholerae), который планируется использовать для эпиднадзора в Африке. Потенциально система может быть адаптирована для обнаружения вирусов и бактерий.