Ученые используют нанотехнологии для поиска скрытых патогенов
Исследователи из Университета Центральной Флориды разработали новую технику, которая может дать врачам более быстрый и чувствительный инструмент для обнаружения патогенов, связанных с воспалительными заболеваниями кишечника, включая болезнь Крона.
Новая методика на основе наночастиц также может использоваться для обнаружения других микробов, которые веками бросали вызов ученым, поскольку прячутся глубоко в тканях человека и способны перепрограммировать клетки, чтобы успешно уклоняться от иммунной системы.
Эти микробы появляются вновь спустя годы и могут вызывать серьезные проблемы со здоровьем, как в случаях туберкулеза. Существующие методы тестирования для поиска этих скрытых микробов требуют много времени и часто задерживают эффективное лечение на недели или даже месяцы.
Профессор Дж. Мануэль Перес и профессор Салех Насер с командой разработали метод с использованием наночастиц, покрытых ДНК-маркерами, специфичными для неуловимых патогенов. Техника эффективна и точнее существующих методов в обнаружении даже малых количеств патогена. Важнее то, что она дает результаты за часы, а не недели или месяцы.
«Наш новый метод превзошел традиционные молекулярные и микробиологические методы, — сказал Насер. — Без ущерба для специфичности или чувствительности нанометод дал надежные и точные результаты в течение часов по сравнению с месяцами».
Исследование опубликовано в журнале PLOS One.
Команда создала гибридизирующие наносенсоры магнитной релаксации (hMRS), которые могут вылавливать и обнаруживать ничтожные количества ДНК патогенов, скрывающихся в клетках пациента. Тонкие, как волос, hMRS состоят из покрытой полимером наночастицы оксида железа и химически модифицированы для специфичного связывания с уникальным ДНК-маркером конкретного патогена.
Когда hMRS связываются с ДНК патогена, детектируется сигнал магнитного резонанса, который усиливается молекулами воды, окружающими наночастицу. Затем исследователь может считать изменение магнитной сигнатуры на экране компьютера или портативного устройства (например, смартфона) и определить, инфицирован ли образец.
Для испытания техники использовали Mycobacterium avium spp. paratuberculosis (MAP) — патоген, связанный с болезнью Йоне у крупного рогатого скота и болезнью Крона у людей. Были использованы многочисленные образцы крови, биоптатов тканей пациентов и образцы мяса скота.
«Речь идет о том, чтобы дать медикам простые и надежные инструменты для лучшего понимания распространения болезни, помогая людям быстрее получить лечение, — сказал Перес. — Именно здесь нанотехнологии действительно могут многое предложить, особенно когда технология была валидирована на клинических, пищевых и экологических образцах, как в нашем случае».
Национальный институт общих медицинских наук (NIGMS, часть NIH), финансировавший исследование, отметил, что такая фундаментальная работа может стать основой для медицинских прорывов.
«Это прекрасный пример того, как быстро достижение может перейти с исследовательской скамьи для удовлетворения важной клинической потребности», — сказала доктор философии Янна Верле из NIGMS.