Aptamer-baserede biosensorer kan revolutionere virusdetektion

Aptamer-baserede biosensorer kan revolutionere virusdetektion

Hurtig og pålidelig virusdetektion er et af de vigtigste værktøjer til at kontrollere udbrud, fra sæsonbestemt influenza til globale pandemier som COVID-19. En ny anmeldelse offentliggjort iBiokontaminantfremhæver store fremskridt i en lovende klasse af diagnostiske værktøjer kendt som aptamer-baserede biosensorer, der kunne hjælpe med at levere hurtigere, billigere og mere bærbar virustest i klinikker, lokalsamfund og i marken.

Undersøgelsen, ledet af forskere ved Dalian University of Technology, undersøger, hvordan korte DNA- eller RNA-strenge, kaldet aptamerer, laves og integreres i næste generations biosensorer til virusdetektion. Aptamerer kan binde til vira med høj præcision, svarende til antistoffer, men er lettere at producere, mere stabile ved høje temperaturer og nemmere at modificere til forskellige sansningsplatforme.

Pålidelig virusdetektion er grundlaget for næsten alle offentlige sundhedsreaktioner, fra patientdiagnose til udbrudsovervågning. Vores gennemgang viser, at aptamer-baserede biosensorer hurtigt bygger bro mellem laboratoriets nøjagtighed og praktisk anvendelighed."

Jiuxing Li, tilsvarende forfatter

Traditionelle virusdetektionsmetoder såsom cellekultur, antigentest og PCR har spillet en væsentlig rolle i sygdomsbekæmpelse, men kommer med afvejninger. Cellekultur er langsom og kræver særlige faciliteter. Antigentest kan mangle følsomhed. PCR er meget præcis, men kræver dyre instrumenter og uddannet personale. Disse begrænsninger kan forsinke detektion, især i miljøer med lav ressource eller høj efterspørgsel.

Aptamer-baserede biosensorer tilbyder en anden tilgang. Aptamerer udvælges i laboratoriet gennem en proces kaldet SELEX, som identificerer sekvenser, der binder tæt og specifikt til virale mål. I modsætning til antistoffer er aptamerer fuldstændig syntetiske, hvilket tillader præcis kontrol over deres struktur, ydeevne og omkostninger.

Gennemgangen skitserer nylige innovationer i udvælgelsen af ​​aptamerer mod virale proteiner eller hele viruspartikler, herunder avancerede SELEX-teknikker, der forbedrer hastighed, effektivitet og bindingsydelse. Disse udviklinger gør det muligt for aptamere at holde trit med hurtigt muterende vira, hvilket er en vedvarende udfordring for mange diagnostiske værktøjer.

Når først de er valgt, kan aptamerer inkorporeres i en række biosensorer, der konverterer virusbinding til et målbart signal. Forfatterne beskriver elektrokemiske sensorer, der genererer elektriske signaler, fluorescerende og farveskiftende analyser, der kan aflæses visuelt, og avancerede optiske platforme såsom overfladeplasmonresonans og overfladeforstærket Raman-spredning til meget følsom detektion.

"Disse biosensorer kan udvikles til hurtig test uden for traditionelle laboratorier," sagde medforfatter Meng Liu. "Nogle platforme kan levere resultater på få minutter, kræver minimal prøveforberedelse og kan betjenes med bærbare eller håndholdte enheder."

Det er vigtigt, at gennemgangen understreger, at aptamer-baserede biosensorer ikke er begrænset til klinisk diagnostik. De viser også et stort potentiale for miljøovervågning, fødevaresikkerhed og tidlig varslingssystemer, der opdager vira på overflader, i vand eller i luften, før udbrud eskalerer.

Forfatterne adresserer også resterende udfordringer, herunder storstilet validering, standardisering og integration i test-workflows i den virkelige verden. De bemærker, at en kombination af aptamer-teknologi med mikrofluidik, nanomaterialer og dataanalyseværktøjer kan forbedre ydeevnen og pålideligheden yderligere.

"Vores mål er at give en klar ramme for forskere og udviklere," sagde Li. "Ved at forstå både styrkerne og de resterende forhindringer kan vi fremskynde oversættelsen af ​​disse biosensorer fra laboratoriet til praktiske anvendelser."

Efterhånden som verden fortsætter med at forberede sig på fremtidige virale trusler, kan aptamer-baserede biosensorer blive en vigtig del af det globale diagnostiske værktøjssæt, hvilket giver en hurtigere og mere fleksibel måde at opdage vira, uanset hvor og når de dukker op.

Kilder: