Ένας νέος αισθητήρας μπορεί να ανιχνεύσει όχι μόνο εάν υπάρχει ιός, αλλά και αν είναι μολυσματικός – μια σημαντική διάκριση για τον περιορισμό της ιογενούς εξάπλωσης.
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ιλινόι και οι συνεργάτες τους ανέπτυξαν έναν αισθητήρα, ο οποίος ενσωματώνει ειδικά σχεδιασμένα θραύσματα DNA και την ανίχνευση νανοπόρων, για να στοχεύσει και να ανιχνεύσει μολυσματικούς ιούς μέσα σε λίγα λεπτά χωρίς να απαιτείται η προεπεξεργασία των δειγμάτων. Οι ερευνητές απέδειξαν την ισχύ του αισθητήρα με δύο βασικούς ιούς που προκαλούν λοιμώξεις παγκοσμίως: τον ανθρώπινο αδενοϊό και τον ιό που προκαλεί την COVID-19.
«Η κατάσταση μολυσματικότητας είναι μια πολύ σημαντική πληροφορία που μπορεί να μας πει αν οι ασθενείς είναι μεταδοτικοί ή αν μια μέθοδος απολύμανσης του περιβάλλοντος είναι αποτελεσματική», δήλωσε η Άνα Πεϊνέτι, κύρια συγγραφέας της μελέτης και διευθύντρια μιας ερευνητικής ομάδας στο Πανεπιστήμιο του Μπουένος Άιρες στην Αργεντινή.
«Ο αισθητήρας μας συνδυάζει δύο βασικά στοιχεία: πολύ συγκεκριμένα μόρια DNA και την εξαιρετικά ευαίσθητη τεχνολογία νανοπόρων. Αναπτύξαμε αυτά τα πολύ συγκεκριμένα μόρια DNA, που ονομάζονται απταμερή, τα οποία όχι μόνο αναγνωρίζουν τους ιούς αλλά μπορούν και να διαχωρίσουν την κατάσταση μολυσματικότητας του ιού».
Τα μοριακά τεστ (PCR) ανιχνεύουν το γενετικό υλικό του ιού, αλλά δεν μπορούν να προσδιορίσουν εάν ένα δείγμα είναι μολυσματικό ή να καθορίσουν αν ένα άτομο είναι μεταδοτικό. Αυτό μπορεί να καταστήσει πιο δύσκολο τον εντοπισμό και τον περιορισμό των ιικών επιδημιών, δήλωσαν οι ερευνητές.
«Για τον ιό που προκαλεί την COVID-19, έχει αποδειχθεί ότι το επίπεδο του ιικού RNA σχετίζεται ελάχιστα με τη μολυσματικότητα του ιού. Στο πρώιμο στάδιο όταν ένα άτομο μολύνεται, το ιικό RNA είναι χαμηλό και είναι δύσκολο να ανιχνευθεί, αλλά το άτομο είναι εξαιρετικά μεταδοτικό», δήλωσε ο Γι Λου, ομότιμος καθηγητής χημείας στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις στο Σικάγο.
«Όταν ένα άτομο έχει αναρρώσει και δεν είναι μολυσματικό, το επίπεδο του ιικού RNA μπορεί να είναι πολύ υψηλό. Οι δοκιμές ιικού RNA και αντιγόνου μας δίνουν ελλιπείς πληροφορίες για τη μολυσματικότητα του ιού. Αυτό μπορεί να σημαίνει καθυστερημένη θεραπεία ή καραντίνα για τα άτομα που μπορεί να είναι ακόμη μεταδοτικά».
Υπάρχουν τεστ τα οποία ανιχνεύουν μολυσματικούς ιούς, αλλά απαιτούν ειδική προετοιμασία και ημέρες επώασης για να αποδώσουν αποτελέσματα. Η νέα μέθοδος ανίχνευσης μπορεί να δώσει αποτελέσματα σε 30 λεπτά έως δύο ώρες, αναφέρουν οι ερευνητές, και επειδή δεν απαιτεί καμία προεπεξεργασία του δείγματος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ιούς που δεν αναπτύσσονται στο εργαστήριο.
Η δυνατότητα διάκρισης των μολυσματικών από τους μη μολυσματικούς ιούς και η ανίχνευση μικρών ποσοτήτων από ανεπεξέργαστα δείγματα που μπορεί να περιέχουν άλλους μολυσματικούς παράγοντες, είναι σημαντική όχι μόνο για την ταχεία διάγνωση ασθενών που βρίσκονται στο αρχικό στάδιο της λοίμωξης ή που εξακολουθούν να είναι μεταδοτικοί μετά τη θεραπεία, αλλά και για την περιβαλλοντική παρακολούθηση, δήλωσε ο Μπενίτο Μαρίνας, καθηγητής πολιτικής και περιβαλλοντικής μηχανικής Πανεπιστήμιο του Ιλινόις στο Σικάγο.
«Επιλέξαμε τον ανθρώπινο αδενοϊό για να επιδείξουμε τον αισθητήρα μας επειδή είναι ένα αναδυόμενο ιικό παθογόνο που μεταδίδεται με το νερό και προκαλεί ανησυχία στις Ηνωμένες Πολιτείες και σε ολόκληρο τον κόσμο», πρόσθεσε ο Μαρίνας. «Η ικανότητα ανίχνευσης μολυσματικών αδενοϊών παρουσία ιών που καθίστανται μη μολυσματικοί από απολυμαντικά νερού και άλλων δυνητικά παρεμβατικών ουσιών σε λύματα και μολυσμένα φυσικά ύδατα, παρέχει μια πρωτοφανή νέα προσέγγιση. Βλέπουμε ότι η εν λόγω τεχνολογία μπορεί να προσφέρει πιο ισχυρή προστασία του περιβάλλοντος και της δημόσιας υγείας».
Η τεχνική ανίχνευσης θα μπορούσε να εφαρμοστεί και σε άλλους ιούς, λένε οι ερευνητές, τροποποιώντας το DNA ώστε να στοχεύει σε διαφορετικά παθογόνα. Τα απταμερή DNA που χρησιμοποιούνται στον αισθητήρα μπορούν να παραχθούν εύκολα με ευρέως διαθέσιμους συνθέτες DNA, παρόμοια με τους ανιχνευτές RNA που παράγονται για τα μοριακά τεστ. Οι αισθητήρες νανοπόρων είναι επίσης διαθέσιμοι στο εμπόριο, καθιστώντας την τεχνική ανίχνευσης εύκολα επεκτάσιμη, δήλωσε ο Λου.
Οι ερευνητές εργάζονται για να βελτιώσουν περαιτέρω την ευαισθησία και την επιλεκτικότητα των αισθητήρων και ενσωματώνουν τα απταμερή με άλλες μεθόδους ανίχνευσης, όπως δείκτες που αλλάζουν χρώμα ή αισθητήρες που λειτουργούν με smartphones, ώστε να εξαλείψουν την ανάγκη για ειδικό εξοπλισμό. Με τη δυνατότητα διάκρισης των μη μολυσματικών από τους μολυσματικούς ιούς, οι ερευνητές δήλωσαν ότι ελπίζουν ότι η τεχνολογία τους θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει στην κατανόηση των μηχανισμών της λοίμωξης.
«Επιπλέον, η τεχνολογία των απταμερών θα μπορούσε να αναπτυχθεί περαιτέρω σε πολυκαναλικές πλατφόρμες για την ανίχνευση άλλων αναδυόμενων υδατογενών ιογενών παθογόνων που προκαλούν ανησυχία για τη δημόσια και περιβαλλοντική υγεία, όπως οι νοροϊοί και οι εντεροϊοί, ή για παραλλαγές του ιού που προκαλεί η COVID-19», δήλωσε ο Μαρίνας.
Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό «Science Advances».
ΠΗΓΗ: Medicalxpress