Портативное наноустройство для быстрой и точной диагностики туберкулёза и других бактериальных инфекций

Исследователи из Массачусетской больницы общего профиля (MGH) адаптировали портативное диагностическое устройство, изначально созданное для диагностики рака, для быстрого выявления туберкулёза (ТБ) и других важных бактериальных инфекций. Две статьи в журналах Nature Communications и Nature Nanotechnology описывают портативные устройства, сочетающие микрофлюидные технологии с ядерным магнитным резонансом (NMR) для диагностики инфекций и определения наличия антибиотикорезистентных штаммов бактерий.

Суть технологии

Устройство обнаруживает целевые клетки или молекулы, помеченные магнитными наночастицами, с помощью миниатюрной системы micro NMR. Для бактериальной диагностики вместо антител система нацелена на специфические последовательности нуклеиновых кислот.

Диагностика туберкулёза (Nature Communications)

• Обнаруживает ДНК бактерий туберкулёза в малых образцах мокроты.
• После выделения ДНК целевая последовательность амплифицируется, связывается с полимерными шариками и маркируется магнитными наночастицами.
• Миниатюрная катушка NMR (размером со стандартный лабораторный слайд) детектирует ДНК.
• Результаты: Тесты выявили все положительные образцы без ложных срабатываний менее чем за 3 часа. Существующие методы могут занимать недели и пропускать до 40% инфицированных.
• Специальные зонды различали устойчивые к лечению штаммы бактерий.

Универсальная бактериальная диагностика (Nature Nanotechnology)

• В качестве мишени используется рибосомальная РНК (rRNA).
• Разработан универсальный зонд для области rRNA, общей для многих видов бактерий, и набор зондов для 13 клинически важных патогенов (включая Streptococcus pneumoniae, E. coli и MRSA).
• Чувствительность: Устройство способно обнаружить всего 1-2 бактерии в образце крови объёмом 10 мл и точно оценить бактериальную нагрузку.
• Результаты: Система точно идентифицировала вид бактерий в образцах крови пациентов менее чем за 2 часа и обнаружила два вида, пропущенных стандартным культуральным методом.

Значение и перспективы

• Скорость: Диагностика за 2-3 часа вместо недель.
• Точность: Выявление вида патогена и устойчивости к антибиотикам.
• Применимость: Небольшой размер и простота делают устройство идеальным для стран с ограниченными ресурсами, так как не требуется тщательная очистка образцов.
• Важность для развитых стран: Позволяет сразу назначать правильные препараты, что снижает развитие резистентности. Малое количество необходимого образца полезно для детей и пожилых.

Устройства требуют дальнейшей доработки для объединения всех этапов в герметичные автономные системы, но уже демонстрируют высокий потенциал для революции в диагностике инфекций.