Uz Aptamer balstīti biosensori varētu mainīt vīrusu noteikšanu

Uz Aptamer balstīti biosensori varētu mainīt vīrusu noteikšanu

Ātra un uzticama vīrusu noteikšana ir viens no svarīgākajiem uzliesmojumu kontroles instrumentiem, sākot no sezonālās gripas līdz globālām pandēmijām, piemēram, COVID-19. gadā publicēts jauns pārskatsBiopiesārņotājsizceļ lielus sasniegumus daudzsološā diagnostikas rīku klasē, kas pazīstama kā aptamēru biosensori, kas varētu palīdzēt nodrošināt ātrāku, lētāku un pārnēsājamāku vīrusu testēšanu klīnikās, kopienās un laukā.

Pētījumā, ko vadīja Dalianas Tehnoloģiju universitātes pētnieki, tiek pētīts, kā tiek izgatavotas īsas DNS vai RNS virknes, ko sauc par aptamēriem, un integrētas nākamās paaudzes biosensoros vīrusu noteikšanai. Aptameri var saistīties ar vīrusiem ar augstu precizitāti, līdzīgi kā antivielām, taču tos ir vieglāk ražot, tie ir stabilāki augstā temperatūrā un vieglāk modificējami dažādām sensoru platformām.

Uzticama vīrusu noteikšana ir gandrīz katras sabiedrības veselības reakcijas pamats, sākot no pacienta diagnozes līdz slimības uzliesmojuma uzraudzībai. Mūsu pārskats liecina, ka uz aptamēriem balstīti biosensori ātri mazina plaisu starp laboratorijas precizitāti un praktisko pielietojamību.

Jiuxing Li, atbilstošais autors

Tradicionālajām vīrusu noteikšanas metodēm, piemēram, šūnu kultūrai, antigēnu testēšanai un PCR, ir bijusi būtiska loma slimību kontrolē, taču tās ir saistītas ar kompromisiem. Šūnu kultūra ir lēna, un tai ir nepieciešamas īpašas iekārtas. Antigēnu testiem var nebūt jutīguma. PCR ir ļoti precīza, taču nepieciešami dārgi instrumenti un apmācīts personāls. Šie ierobežojumi var aizkavēt noteikšanu, jo īpaši vidēs ar zemu resursu vai lielu pieprasījumu.

Uz Aptamer balstītie biosensori piedāvā atšķirīgu pieeju. Aptamēri tiek atlasīti laboratorijā, izmantojot procesu, ko sauc par SELEX, kas identificē sekvences, kas cieši un īpaši saistās ar vīrusu mērķiem. Atšķirībā no antivielām, aptamēri ir pilnībā sintētiski, ļaujot precīzi kontrolēt to struktūru, veiktspēju un izmaksas.

Pārskatā ir izklāstīti jaunākie jauninājumi aptamēru atlasē pret vīrusu proteīniem vai veselām vīrusa daļiņām, tostarp uzlabotas SELEX metodes, kas uzlabo ātrumu, efektivitāti un saistīšanās veiktspēju. Šī attīstība ļauj aptameriem iet kopsolī ar strauji mutējošiem vīrusiem, kas ir pastāvīgs izaicinājums daudziem diagnostikas rīkiem.

Kad aptamēri ir atlasīti, tos var iekļaut dažādos biosensoros, kas pārvērš vīrusa saistīšanos par izmērāmu signālu. Autori apraksta elektroķīmiskos sensorus, kas ģenerē elektriskus signālus, fluorescējošus un krāsu maiņas testus, kurus var nolasīt vizuāli, un uzlabotas optiskās platformas, piemēram, virsmas plazmona rezonansi un virsmas uzlaboto Ramana izkliedi ļoti jutīgai noteikšanai.

"Šos biosensorus var izstrādāt ātrai pārbaudei ārpus tradicionālajām laboratorijām," sacīja līdzautors Mengs Liu. "Dažas platformas var nodrošināt rezultātus dažu minūšu laikā, tām ir nepieciešama minimāla paraugu sagatavošana, un tās var darbināt ar pārnēsājamām vai rokas ierīcēm."

Svarīgi ir tas, ka pārskatā uzsvērts, ka uz aptamēriem balstītie biosensori neaprobežojas tikai ar klīnisko diagnostiku. Tie arī parāda lielu potenciālu vides monitoringam, pārtikas nekaitīgumam un agrīnās brīdināšanas sistēmām, kas atklāj vīrusus uz virsmām, ūdenī vai gaisā pirms uzliesmojuma saasināšanās.

Autori arī risina atlikušās problēmas, tostarp liela mēroga validāciju, standartizāciju un integrāciju reālās pasaules testēšanas darbplūsmās. Viņi atzīmē, ka aptamer tehnoloģijas apvienošana ar mikrofluidiku, nanomateriāliem un datu analīzes rīkiem varētu vēl vairāk uzlabot veiktspēju un uzticamību.

"Mūsu mērķis ir nodrošināt skaidru sistēmu pētniekiem un izstrādātājiem," sacīja Li. "Izprotot gan stiprās puses, gan atlikušos šķēršļus, mēs varam paātrināt šo biosensoru pāreju no laboratorijas uz praktisku pielietojumu."

Tā kā pasaule turpina gatavoties nākotnes vīrusu draudiem, uz aptamēriem balstīti biosensori varētu kļūt par svarīgu globālās diagnostikas rīku komplekta sastāvdaļu, nodrošinot ātrāku un elastīgāku veidu, kā noteikt vīrusus jebkurā vietā un laikā, kad tie parādās.

Avoti: