Aptameeril põhinevad biosensorid võivad viiruse tuvastamise revolutsiooniliselt muuta

Aptameeril põhinevad biosensorid võivad viiruse tuvastamise revolutsiooniliselt muuta

Kiire ja usaldusväärne viirusetuvastus on üks olulisemaid vahendeid haiguspuhangute ohjamiseks, alates hooajalisest gripist kuni globaalsete pandeemiateni, nagu COVID-19. aastal avaldati uus arvustusBiosaasteainetoob esile suured edusammud paljutõotavas diagnostikavahendite klassis, mida tuntakse aptameeripõhiste biosensoritena ja mis võivad aidata kliinikutes, kogukondades ja valdkonnas kiiremat, odavamat ja kaasaskantavamat viirustestimist.

Daliani tehnikaülikooli teadlaste juhitud uuringus uuritakse, kuidas DNA või RNA lühikesi ahelaid, mida nimetatakse aptameerideks, valmistatakse ja integreeritakse järgmise põlvkonna biosensoritesse viiruste tuvastamiseks. Aptameerid võivad seostuda viirustega suure täpsusega, sarnaselt antikehadega, kuid neid on lihtsam toota, need on kõrgetel temperatuuridel stabiilsemad ja hõlpsamini muudetavad erinevate tuvastusplatvormide jaoks.

Usaldusväärne viirusetuvastus on peaaegu kõigi rahvatervise vastuste alus, alates patsiendi diagnoosimisest kuni haiguspuhangu jälgimiseni. Meie ülevaade näitab, et aptameeripõhised biosensorid kaotavad kiiresti lõhe labori täpsuse ja praktilise rakendatavuse vahel.

Jiuxing Li, vastav autor

Traditsioonilised viiruse tuvastamise meetodid, nagu rakukultuur, antigeenide testimine ja PCR, on mänginud haiguste tõrjes olulist rolli, kuid nendega kaasnevad kompromissid. Rakukultuur on aeglane ja nõuab spetsiaalseid rajatisi. Antigeenitestidel võib puududa tundlikkus. PCR on väga täpne, kuid nõuab kalleid instrumente ja koolitatud personali. Need piirangud võivad tuvastamist edasi lükata, eriti vähese ressursi või suure nõudlusega keskkondades.

Aptameeril põhinevad biosensorid pakuvad teistsugust lähenemist. Aptameerid valitakse laboris SELEX-nimelise protsessi abil, mis tuvastab järjestused, mis seostuvad tihedalt ja spetsiifiliselt viiruse sihtmärkidega. Erinevalt antikehadest on aptameerid täielikult sünteetilised, võimaldades nende struktuuri, jõudlust ja maksumust täpselt kontrollida.

Ülevaade kirjeldab hiljutisi uuendusi viirusvalkude või tervete viiruseosakeste vastaste aptameeride valimisel, sealhulgas täiustatud SELEX-tehnikaid, mis parandavad kiirust, tõhusust ja sidumisvõimet. Need arengud võimaldavad aptameeridel kiiresti muteeruvate viirustega sammu pidada, mis on paljude diagnostikavahendite jaoks pidev väljakutse.

Pärast valimist saab aptameere lisada mitmesugustesse biosensoritesse, mis muudavad viiruse seondumise mõõdetavaks signaaliks. Autorid kirjeldavad elektrokeemilisi andureid, mis genereerivad elektrilisi signaale, fluorestsents- ja värvimuutusteste, mida saab visuaalselt lugeda, ning täiustatud optilisi platvorme, nagu pinnaplasmonresonants ja pinnaga täiustatud Ramani hajumine ülitundlikuks tuvastamiseks.

"Neid biosensoreid saab välja töötada kiirtestimiseks väljaspool traditsioonilisi laboreid, " ütles kaasautor Meng Liu. "Mõned platvormid võivad anda tulemusi minutitega, nõuavad minimaalset proovide ettevalmistamist ja neid saab kasutada kaasaskantavate või pihuseadmetega."

Oluline on see, et ülevaates rõhutatakse, et aptameeripõhised biosensorid ei piirdu kliinilise diagnostikaga. Samuti on neil suur potentsiaal keskkonnaseire, toiduohutuse ja varajase hoiatamise süsteemides, mis tuvastavad viirused pindadel, vees või õhus enne haiguspuhangu ägenemist.

Autorid käsitlevad ka järelejäänud väljakutseid, sealhulgas suuremahulist valideerimist, standardimist ja integreerimist reaalse maailma testimise töövoogudesse. Nad märgivad, et aptameeri tehnoloogia kombineerimine mikrofluidika, nanomaterjalide ja andmeanalüüsi tööriistadega võib veelgi parandada jõudlust ja töökindlust.

"Meie eesmärk on pakkuda teadlastele ja arendajatele selget raamistikku, " ütles Li. "Mõistades nii tugevusi kui ka ülejäänud takistusi, saame kiirendada nende biosensorite tõlkimist laborist praktiliste rakendusteni."

Kuna maailm valmistub jätkuvalt tulevasteks viirusohtudeks, võivad aptameeripõhised biosensorid saada ülemaailmse diagnostika tööriistakomplekti oluliseks osaks, pakkudes kiiremat ja paindlikumat viisi viiruste tuvastamiseks kõikjal ja millal iganes need ilmuvad.

Allikad: