Οι βιοαισθητήρες που βασίζονται σε απταμερή θα μπορούσαν να φέρουν επανάσταση στην ανίχνευση ιών

Οι βιοαισθητήρες που βασίζονται σε απταμερή θα μπορούσαν να φέρουν επανάσταση στην ανίχνευση ιών

Η γρήγορη και αξιόπιστη ανίχνευση ιών είναι ένα από τα πιο σημαντικά εργαλεία για τον έλεγχο των εστιών, από την εποχική γρίπη έως τις παγκόσμιες πανδημίες όπως το COVID-19. Μια νέα κριτική που δημοσιεύτηκε στοΒιομολύντηςυπογραμμίζει τις σημαντικές προόδους σε μια πολλά υποσχόμενη κατηγορία διαγνωστικών εργαλείων γνωστών ως βιοαισθητήρες που βασίζονται σε απταμερές που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην παροχή ταχύτερων, φθηνότερων και πιο φορητών δοκιμών ιών σε κλινικές, κοινότητες και επιτόπου.

Η μελέτη, με επικεφαλής ερευνητές στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Dalian, εξετάζει τον τρόπο με τον οποίο φτιάχνονται μικροί κλώνοι DNA ή RNA, που ονομάζονται απταμερή, και ενσωματώνονται σε βιοαισθητήρες επόμενης γενιάς για ανίχνευση ιών. Τα απταμερή μπορούν να συνδεθούν με ιούς με υψηλή ακρίβεια, παρόμοια με τα αντισώματα, αλλά είναι πιο εύκολο να παραχθούν, πιο σταθερά σε υψηλές θερμοκρασίες και πιο εύκολο να τροποποιηθούν για διαφορετικές πλατφόρμες ανίχνευσης.

Η αξιόπιστη ανίχνευση του ιού είναι το θεμέλιο σχεδόν κάθε ανταπόκρισης στη δημόσια υγεία, από τη διάγνωση ασθενών έως την επιτήρηση επιδημιών. Η ανασκόπησή μας δείχνει ότι οι βιοαισθητήρες που βασίζονται σε απταμερή γεφυρώνουν γρήγορα το χάσμα μεταξύ της εργαστηριακής ακρίβειας και της πρακτικής εφαρμογής».

Jiuxing Li, αντίστοιχος συγγραφέας

Οι παραδοσιακές μέθοδοι ανίχνευσης ιών, όπως η κυτταρική καλλιέργεια, ο έλεγχος αντιγόνου και η PCR έχουν παίξει ουσιαστικό ρόλο στον έλεγχο της νόσου, αλλά συνοδεύονται από συμβιβασμούς. Η κυτταρική καλλιέργεια είναι αργή και απαιτεί ειδικές εγκαταστάσεις. Τα τεστ αντιγόνου μπορεί να μην έχουν ευαισθησία. Η PCR είναι πολύ ακριβής αλλά απαιτεί ακριβά όργανα και εκπαιδευμένο προσωπικό. Αυτοί οι περιορισμοί μπορεί να καθυστερήσουν τον εντοπισμό, ειδικά σε περιβάλλοντα χαμηλών πόρων ή υψηλής ζήτησης.

Οι βιοαισθητήρες που βασίζονται σε απταμερές προσφέρουν μια διαφορετική προσέγγιση. Τα απταμερή επιλέγονται στο εργαστήριο μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται SELEX, η οποία προσδιορίζει αλληλουχίες που συνδέονται στενά και ειδικά με ιικούς στόχους. Σε αντίθεση με τα αντισώματα, τα απταμερή είναι εντελώς συνθετικά, επιτρέποντας τον ακριβή έλεγχο της δομής, της απόδοσης και του κόστους τους.

Η ανασκόπηση σκιαγραφεί πρόσφατες καινοτομίες στην επιλογή απταμερών έναντι πρωτεϊνών ιών ή ολόκληρων σωματιδίων ιού, συμπεριλαμβανομένων προηγμένων τεχνικών SELEX που βελτιώνουν την ταχύτητα, την αποτελεσματικότητα και την απόδοση δέσμευσης. Αυτές οι εξελίξεις επιτρέπουν στα απταμερή να συμβαδίζουν με τους ταχέως μεταλλαγμένους ιούς, κάτι που αποτελεί συνεχή πρόκληση για πολλά διαγνωστικά εργαλεία.

Αφού επιλεγούν, τα απταμερή μπορούν να ενσωματωθούν σε μια ποικιλία βιοαισθητήρων που μετατρέπουν τη σύνδεση του ιού σε ένα μετρήσιμο σήμα. Οι συγγραφείς περιγράφουν ηλεκτροχημικούς αισθητήρες που παράγουν ηλεκτρικά σήματα, δοκιμασίες φθορισμού και αλλαγής χρώματος που μπορούν να διαβαστούν οπτικά και προηγμένες οπτικές πλατφόρμες όπως συντονισμός επιφανειακών πλασμονίων και βελτιωμένη επιφανειακή σκέδαση Raman για εξαιρετικά ευαίσθητη ανίχνευση.

«Αυτοί οι βιοαισθητήρες μπορούν να αναπτυχθούν για γρήγορες δοκιμές εκτός παραδοσιακών εργαστηρίων», δήλωσε η συν-συγγραφέας Meng Liu. "Ορισμένες πλατφόρμες μπορούν να παρέχουν αποτελέσματα μέσα σε λίγα λεπτά, απαιτούν ελάχιστη προετοιμασία δειγμάτων και μπορούν να λειτουργήσουν με φορητές ή φορητές συσκευές."

Είναι σημαντικό ότι η ανασκόπηση τονίζει ότι οι βιοαισθητήρες που βασίζονται σε απταμερές δεν περιορίζονται στην κλινική διάγνωση. Δείχνουν επίσης μεγάλες δυνατότητες για την περιβαλλοντική παρακολούθηση, την ασφάλεια των τροφίμων και τα συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης που ανιχνεύουν ιούς σε επιφάνειες, στο νερό ή στον αέρα πριν από την κλιμάκωση των επιδημιών.

Οι συγγραφείς αντιμετωπίζουν επίσης τις υπόλοιπες προκλήσεις, συμπεριλαμβανομένης της επικύρωσης μεγάλης κλίμακας, της τυποποίησης και της ενσωμάτωσης σε ροές εργασιών δοκιμών πραγματικού κόσμου. Σημειώνουν ότι ο συνδυασμός τεχνολογίας απταμερών με μικρορευστικά, νανοϋλικά και εργαλεία ανάλυσης δεδομένων θα μπορούσε να βελτιώσει περαιτέρω την απόδοση και την αξιοπιστία.

«Στόχος μας είναι να παρέχουμε ένα σαφές πλαίσιο για ερευνητές και προγραμματιστές», είπε ο Li. «Κατανοώντας τόσο τα δυνατά σημεία όσο και τα εναπομείναντα εμπόδια, μπορούμε να επιταχύνουμε τη μετάφραση αυτών των βιοαισθητήρων από το εργαστήριο σε πρακτικές εφαρμογές».

Καθώς ο κόσμος συνεχίζει να προετοιμάζεται για μελλοντικές ιογενείς απειλές, οι βιοαισθητήρες που βασίζονται σε απταμερή θα μπορούσαν να γίνουν σημαντικό μέρος της παγκόσμιας διαγνωστικής εργαλειοθήκης, παρέχοντας έναν ταχύτερο και πιο ευέλικτο τρόπο ανίχνευσης ιών όπου και όποτε εμφανίζονται.

Πηγές: