Biosenzory založené na aptamerech by mohly způsobit revoluci v detekci virů

Biosenzory založené na aptamerech by mohly způsobit revoluci v detekci virů

Rychlá a spolehlivá detekce virů je jedním z nejdůležitějších nástrojů pro kontrolu ohnisek, od sezónní chřipky po globální pandemie, jako je COVID-19. Nová recenze publikovaná vBiokontaminantzdůrazňuje významný pokrok ve slibné třídě diagnostických nástrojů známých jako biosenzory založené na aptamerech, které by mohly pomoci zajistit rychlejší, levnější a přenosnější testování virů na klinikách, v komunitách a v terénu.

Studie vedená výzkumníky z Dalian University of Technology zkoumá, jak se vyrábějí krátké řetězce DNA nebo RNA, nazývané aptamery, a integrují se do biosenzorů nové generace pro detekci virů. Aptamery se mohou vázat na viry s vysokou přesností, podobně jako protilátky, ale snáze se vyrábějí, jsou stabilnější při vysokých teplotách a snáze se modifikují pro různé platformy snímání.

Spolehlivá detekce virů je základem téměř každé reakce veřejného zdraví, od diagnózy pacienta až po sledování ohniska. Náš přehled ukazuje, že biosenzory založené na aptamerech rychle překlenují mezeru mezi laboratorní přesností a praktickou použitelností.

Jiuxing Li, odpovídající autor

Tradiční metody detekce virů, jako je buněčná kultura, testování antigenů a PCR, hrály zásadní roli při kontrole onemocnění, ale přicházejí s kompromisy. Kultivace buněk je pomalá a vyžaduje speciální zařízení. Antigenové testy mohou postrádat citlivost. PCR je velmi přesná, ale vyžaduje drahé přístroje a vyškolený personál. Tato omezení mohou zpozdit detekci, zejména v prostředí s nízkými zdroji nebo vysokou poptávkou.

Biosenzory založené na aptamerech nabízejí jiný přístup. Aptamery se vybírají v laboratoři pomocí procesu zvaného SELEX, který identifikuje sekvence, které se pevně a specificky vážou na virové cíle. Na rozdíl od protilátek jsou aptamery zcela syntetické, což umožňuje přesnou kontrolu nad jejich strukturou, výkonem a cenou.

Přehled nastiňuje nedávné inovace ve výběru aptamerů proti virovým proteinům nebo celým virovým částicím, včetně pokročilých technik SELEX, které zlepšují rychlost, účinnost a vazebný výkon. Tento vývoj umožňuje aptamerům držet krok s rychle mutujícími viry, což je neustálá výzva pro mnoho diagnostických nástrojů.

Jakmile jsou aptamery vybrány, mohou být začleněny do různých biosenzorů, které převádějí vazbu viru na měřitelný signál. Autoři popisují elektrochemické senzory, které generují elektrické signály, fluorescenční testy a testy měnící barvu, které lze číst vizuálně, a pokročilé optické platformy, jako je povrchová plazmonová rezonance a povrchově zesílený Ramanův rozptyl pro vysoce citlivou detekci.

"Tyto biosenzory mohou být vyvinuty pro rychlé testování mimo tradiční laboratoře," řekl spoluautor Meng Liu. "Některé platformy mohou poskytnout výsledky během několika minut, vyžadují minimální přípravu vzorků a lze je provozovat s přenosnými nebo ručními zařízeními."

Důležité je, že přehled zdůrazňuje, že biosenzory založené na aptamerech nejsou omezeny na klinickou diagnostiku. Ukazují také velký potenciál pro monitorování životního prostředí, bezpečnost potravin a systémy včasného varování, které detekují viry na površích, ve vodě nebo ve vzduchu před eskalací ohnisek.

Autoři se také zabývají zbývajícími výzvami, včetně rozsáhlého ověřování, standardizace a integrace do pracovních postupů testování v reálném světě. Poznamenávají, že kombinace technologie aptamerů s mikrofluidikou, nanomateriály a nástroji pro analýzu dat by mohla dále zlepšit výkon a spolehlivost.

„Naším cílem je poskytnout výzkumníkům a vývojářům jasný rámec,“ řekl Li. "Pochopením silných stránek a zbývajících překážek můžeme urychlit převod těchto biosenzorů z laboratoře do praktických aplikací."

Vzhledem k tomu, že se svět stále připravuje na budoucí virové hrozby, biosenzory založené na aptamerech by se mohly stát důležitou součástí globální sady diagnostických nástrojů a poskytovat rychlejší a flexibilnější způsob detekce virů, ať se objeví kdekoli a kdykoli.

Zdroje: