Biosenzory založené na aptaméri by mohli spôsobiť revolúciu v detekcii vírusov

Biosenzory založené na aptaméri by mohli spôsobiť revolúciu v detekcii vírusov

Rýchla a spoľahlivá detekcia vírusov je jedným z najdôležitejších nástrojov na kontrolu epidémií, od sezónnej chrípky až po globálne pandémie, ako je COVID-19. Nová recenzia uverejnená vBiokontaminantzdôrazňuje významný pokrok v sľubnej triede diagnostických nástrojov známych ako biosenzory založené na aptamére, ktoré by mohli pomôcť zabezpečiť rýchlejšie, lacnejšie a prenosnejšie testovanie vírusov na klinikách, v komunitách a v teréne.

Štúdia vedená výskumníkmi z Dalian University of Technology skúma, ako sa vyrábajú krátke vlákna DNA alebo RNA, nazývané aptaméry, a integrujú sa do biosenzorov novej generácie na detekciu vírusov. Aptaméry sa môžu viazať na vírusy s vysokou presnosťou, podobne ako protilátky, ale ľahšie sa vyrábajú, sú stabilnejšie pri vysokých teplotách a ľahšie sa modifikujú pre rôzne platformy snímania.

Spoľahlivá detekcia vírusov je základom takmer každej reakcie verejného zdravia, od diagnózy pacienta až po sledovanie ohniska. Náš prehľad ukazuje, že biosenzory na báze aptamérov rýchlo premosťujú priepasť medzi laboratórnou presnosťou a praktickou použiteľnosťou.

Jiuxing Li, zodpovedajúci autor

Tradičné metódy detekcie vírusov, ako je bunková kultúra, testovanie antigénov a PCR, zohrávali zásadnú úlohu pri kontrole chorôb, ale prichádzajú s kompromismi. Kultivácia buniek je pomalá a vyžaduje špeciálne zariadenia. Antigénne testy nemusia byť citlivé. PCR je veľmi presná, ale vyžaduje drahé nástroje a vyškolený personál. Tieto obmedzenia môžu oneskoriť detekciu, najmä v prostrediach s nízkymi zdrojmi alebo vysokými požiadavkami.

Biosenzory na báze aptamérov ponúkajú iný prístup. Aptaméry sa vyberajú v laboratóriu prostredníctvom procesu nazývaného SELEX, ktorý identifikuje sekvencie, ktoré sa pevne a špecificky viažu na vírusové ciele. Na rozdiel od protilátok sú aptaméry úplne syntetické, čo umožňuje presnú kontrolu nad ich štruktúrou, výkonom a cenou.

Prehľad načrtáva nedávne inovácie vo výbere aptamérov proti vírusovým proteínom alebo celým vírusovým časticiam, vrátane pokročilých techník SELEX, ktoré zlepšujú rýchlosť, účinnosť a väzbový výkon. Tento vývoj umožňuje aptamérom držať krok s rýchlo mutujúcimi vírusmi, čo je neustála výzva pre mnohé diagnostické nástroje.

Po výbere sa aptaméry môžu začleniť do rôznych biosenzorov, ktoré konvertujú väzbu vírusu na merateľný signál. Autori opisujú elektrochemické senzory, ktoré generujú elektrické signály, fluorescenčné testy a testy so zmenou farby, ktoré je možné čítať vizuálne, a pokročilé optické platformy, ako je povrchová plazmónová rezonancia a Ramanov rozptyl s vylepšeným povrchom pre vysoko citlivú detekciu.

"Tieto biosenzory môžu byť vyvinuté na rýchle testovanie mimo tradičných laboratórií," povedal spoluautor Meng Liu. "Niektoré platformy môžu poskytnúť výsledky v priebehu niekoľkých minút, vyžadujú minimálnu prípravu vzorky a môžu byť prevádzkované s prenosnými alebo ručnými zariadeniami."

Dôležité je, že prehľad zdôrazňuje, že biosenzory založené na aptamére nie sú obmedzené na klinickú diagnostiku. Ukazujú tiež veľký potenciál pre monitorovanie životného prostredia, bezpečnosť potravín a systémy včasného varovania, ktoré detegujú vírusy na povrchoch, vo vode alebo vo vzduchu pred eskaláciou epidémií.

Autori tiež riešia zostávajúce výzvy vrátane rozsiahlej validácie, štandardizácie a integrácie do pracovných postupov testovania v reálnom svete. Poznamenávajú, že kombinácia technológie aptamérov s mikrofluidikou, nanomateriálmi a nástrojmi na analýzu údajov by mohla ďalej zlepšiť výkon a spoľahlivosť.

„Naším cieľom je poskytnúť výskumníkom a vývojárom jasný rámec,“ povedal Li. "Pochopením silných stránok a zostávajúcich prekážok môžeme urýchliť prenos týchto biosenzorov z laboratória do praktických aplikácií."

Keďže sa svet naďalej pripravuje na budúce vírusové hrozby, biosenzory založené na aptaméroch by sa mohli stať dôležitou súčasťou globálnej súpravy diagnostických nástrojov, ktoré poskytujú rýchlejší a flexibilnejší spôsob detekcie vírusov kdekoľvek a kedykoľvek sa objavia.

Zdroje: