Aptameeripohjaiset biosensorit voivat mullistaa virusten havaitsemisen

Aptameeripohjaiset biosensorit voivat mullistaa virusten havaitsemisen

Nopea ja luotettava virusten havaitseminen on yksi tärkeimmistä työkaluista epidemioiden hallinnassa kausi-influenssasta maailmanlaajuisiin pandemioihin, kuten COVID-19. Uusi arvostelu julkaistu vuonnaBiokontaminanttikorostaa merkittäviä edistysaskeleita lupaavassa diagnostisten työkalujen luokassa, joka tunnetaan nimellä aptameeripohjaiset biosensorit ja jotka voivat auttaa tarjoamaan nopeamman, halvemman ja kannettavamman virustestauksen klinikoilla, yhteisöissä ja kentällä.

Dalianin teknillisen yliopiston tutkijoiden johtamassa tutkimuksessa tutkitaan, kuinka lyhyet DNA- tai RNA-säikeet, joita kutsutaan aptameereiksi, valmistetaan ja integroidaan seuraavan sukupolven biosensoreihin virusten havaitsemista varten. Aptameerit voivat sitoutua viruksiin suurella tarkkuudella, kuten vasta-aineet, mutta niitä on helpompi tuottaa, ne ovat vakaampia korkeissa lämpötiloissa ja helpommin muunnettavissa eri tunnistusalustoille.

Luotettava virusten havaitseminen on perusta lähes kaikille kansanterveydellisille toimille aina potilaan diagnoosista taudinpurkauksen seurantaan. Katsaus osoittaa, että aptameeripohjaiset biosensorit kurovat nopeasti umpeen laboratoriotarkkuuden ja käytännön sovellettavuuden välistä kuilua.

Jiuxing Li, vastaava kirjoittaja

Perinteisillä virusten havaitsemismenetelmillä, kuten soluviljelmällä, antigeenitestauksella ja PCR:llä, on ollut olennainen rooli taudin hallinnassa, mutta niissä on kompromisseja. Soluviljely on hidasta ja vaatii erityisiä tiloja. Antigeenitestit eivät ehkä ole herkkiä. PCR on erittäin tarkka, mutta vaatii kalliita instrumentteja ja koulutettua henkilökuntaa. Nämä rajoitukset voivat viivästyttää havaitsemista varsinkin vähän resursseja tai paljon vaativissa ympäristöissä.

Aptamer-pohjaiset biosensorit tarjoavat erilaisen lähestymistavan. Aptameerit valitaan laboratoriossa SELEX-nimisellä prosessilla, joka tunnistaa sekvenssit, jotka sitoutuvat tiukasti ja spesifisesti viruskohteisiin. Toisin kuin vasta-aineet, aptameerit ovat täysin synteettisiä, mikä mahdollistaa niiden rakenteen, suorituskyvyn ja kustannusten tarkan hallinnan.

Katsauksessa hahmotellaan viimeaikaisia ​​innovaatioita aptameerien valinnassa virusproteiineja tai kokonaisia ​​viruspartikkeleita vastaan, mukaan lukien edistyneet SELEX-tekniikat, jotka parantavat nopeutta, tehokkuutta ja sitoutumiskykyä. Tämä kehitys mahdollistaa aptameerien pysymisen nopeasti mutatoituvien virusten tahdissa, mikä on jatkuva haaste monille diagnostisille työkaluille.

Kun aptameerit on valittu, ne voidaan sisällyttää erilaisiin biosensoreihin, jotka muuttavat viruksen sitoutumisen mitattavissa olevaksi signaaliksi. Kirjoittajat kuvaavat sähkökemiallisia antureita, jotka tuottavat sähköisiä signaaleja, fluoresoivia ja väriä vaihtavia määrityksiä, jotka voidaan lukea visuaalisesti, ja kehittyneitä optisia alustoja, kuten pintaplasmoniresonanssi ja pintatehostettu Raman-sironta erittäin herkkää havaitsemista varten.

"Nämä biosensorit voidaan kehittää nopeaa testausta varten perinteisten laboratorioiden ulkopuolella", sanoi toinen kirjoittaja Meng Liu. "Jotkin alustat voivat tuottaa tuloksia minuuteissa, vaativat vain vähän näytteen valmistelua ja niitä voidaan käyttää kannettavien tai kannettavien laitteiden kanssa."

Tärkeää on, että katsauksessa korostetaan, että aptameeripohjaiset biosensorit eivät rajoitu kliiniseen diagnostiikkaan. Niissä on myös suuri potentiaali ympäristövalvontaan, elintarviketurvallisuuteen ja varhaisvaroitusjärjestelmiin, jotka havaitsevat virukset pinnoilla, vedessä tai ilmassa ennen epidemioiden pahenemista.

Kirjoittajat käsittelevät myös jäljellä olevia haasteita, kuten laajamittaista validointia, standardointia ja integrointia todellisiin testaustyönkulkuihin. He huomauttavat, että aptameeriteknologian yhdistäminen mikrofluidiikkaan, nanomateriaaliin ja data-analyysityökaluihin voisi parantaa suorituskykyä ja luotettavuutta entisestään.

"Tavoitteenamme on tarjota selkeät puitteet tutkijoille ja kehittäjille", Li sanoi. "Ymmärtämällä sekä vahvuudet että jäljellä olevat esteet voimme nopeuttaa näiden biosensorien siirtymistä laboratoriosta käytännön sovelluksiin."

Kun maailma valmistautuu edelleen tuleviin virusuhkiin, aptameeripohjaisista biosensoreista voi tulla tärkeä osa maailmanlaajuista diagnostiikkatyökalupakkia, mikä tarjoaa nopeamman ja joustavamman tavan havaita viruksia missä ja milloin tahansa niitä esiintyy.

Lähteet: