Papirnati uređaji pokazuju visoku točnost u otkrivanju asimptomatske malarije

Papirnati uređaji pokazuju visoku točnost u otkrivanju asimptomatske malarije

Uređaji koji koriste jeftine papirnate trake nadmašili su dvije druge metode testiranja za otkrivanje infekcija malarije kod asimptomatskih ljudi u Gani - dijagnostički napredak koji bi mogao ubrzati napore za uklanjanje bolesti, kažu istraživači.

Varljivo jednostavnog izgleda, uređaji olakšavaju kemijske reakcije između kapi krvi i molekula ugrađenih u slojeve papira i oslanjaju se na sofisticirane, ali prijenosne instrumente za postavljanje dijagnoze: mjerenje masene spektrometrije krajnjeg proizvoda - u pozitivnim slučajevima, antigena specifičnog za malariju koji pokreće imunološki sustav.

Obično uzorak nosite u laboratorij, ali sada mi, na primjer, uzimamo laboratorij - nosim ga u Afriku, jedan od najudaljenijih dijelova svijeta, i tamo radim analizu. “

Abraham Badu-Tawiah, glavni autor izvješća o terenskoj studiji i profesor kemije i biokemije na Državnom sveučilištu Ohio

"Pitanje je bilo možemo li imati osjetljiv alat koji se može isporučiti ljudima bez obzira gdje se nalaze. Statistička analiza je pokazala da je naša metoda 90% točna i usporediva s PCR testom. Jako je dobra i te rezultate možemo dostaviti ljudima kojima je najpotrebniji."

Istraživanje je nedavno objavljeno uAnalitička kemija.

Malariju uzrokuju ubodi komaraca koji prenose zarazne parazite. Svjetska zdravstvena organizacija procjenjuje da je 249 milijuna ljudi diljem svijeta imalo malariju 2022. godine, a oko 608 000 ih je umrlo od te bolesti. Preventivno cjepivo sada je dostupno djeci u Gani, gdje je više od četvrtine stanovništva bilo zaraženo 2011., u odnosu na 8,6% do 2022.

Badu-Tawiah je prvi put izvijestio o ovom izumu 2016., opisujući uređaj za testiranje kod kuće ili na udaljenoj lokaciji korištenjem laganih struktura koje biološke uzorke mogu održavati stabilnima mjesecima.

Iako se tehnologija već usavršava za otkrivanje drugih bolesti, malarija je bila Badu-Tawiahova glavna briga - osobito jer sve veće korištenje cjepiva smanjuje prirodni imunitet stanovništva, stvarajući potrebu za opsežnim nadzorom potencijalnih infekcija u subsaharskoj Africi.

Od 2016. Badu-Tawiahov laboratorij stvorio je 3D proces automatizacije za pohranjivanje antitijela i iona u uređaju i dodao multipripiranu molekulu za pojačavanje signala spoja za detekciju masenom spektrometrijom, ali proces proizvodnje uređaja još uvijek je ručni. Listovi papira koji čine slojeve uređaja—obloženi voštanim dijelovima koji ne prodiru u krv—pojedinačno su ispisani i pritisnuti zajedno dvostranom ljepljivom trakom. Na listove veličine 8×12 inča stane 25 uređaja.

Nakon primjene, krv se dijeli u četiri komore - dvije kao pozitivna i negativna kontrola - i izaziva kemijske reakcije dok prolazi kroz slojeve. Kemičari su osmislili ionske sonde za označavanje antitijela koja izdvajaju antigen iz krvi i trajno ga stavljaju na papir unutar otprilike 10 minuta. Nakon ispiranja puferom, trake se odvajaju i analiziraju pred ručnim masenim spektrometrom.

"Spektrometar mjeri masu spoja koji nas zanima. Molekularna težina nam govori ako vidimo određenu masu, to znači da je antigen malarije u vašoj krvi. To je da. Ako ga nema, to je ne", rekao je Badu-Tawiah.

Rezultati su dostupni za približno 30 minuta, ali korišteni uređaji bez hlađenja također se mogu pohraniti na neodređeno vrijeme za kasniju analizu. Visoka stabilnost znači da se nakon faze pranja uređaji mogu prenijeti u običnim omotnicama - mogućnost koja povezuje ljude s asimptomatskim infekcijama u najudaljenijim regijama Afrike s resursima bogatim centrima drugdje u svijetu, bez tradicionalnih ograničenja hladnog lanca.

Tijekom pet tjedana 2022. u Gani, Badu-Tawiah je testirao učinkovitost uređaja na 266 asimptomatskih dobrovoljaca i usporedio rezultate s tri druge najčešće metode testiranja za trenutnu dijagnostičku upotrebu malarije: mikroskopski pregled krvnih stanica, komercijalno dostupni brzi dijagnostički testovi i PCR (lančana reakcija polimerazom).

Ključni faktor u testiranju ljudi bez simptoma je to što je Badu-Tawiah otkrio da će gustoća parazita u njihovoj krvi vjerojatno biti niska kada su zaraženi. To znači da je za otkrivanje njihove prisutnosti potreban vrlo osjetljiv test.

Usporedba je pokazala da je mikroskopija, zlatni standard u afričkim bolnicama, imala najmanje točne rezultate, ukazujući na samo 24 pozitivna slučaja, a brzi dijagnostički testovi identificirali su 63 infekcije. PCR je identificirao 142 pozitivna slučaja, a papirnati uređaji identificirali su 184 pozitivna.

"Mikroskopija dobro funkcionira kada je osoba bolesna iu bolnici. Bili smo u zajednicama u kojima je mikroskopijom samo 24 bilo pozitivno. Ovaj test nam govori da je većina negativna. To je veliki problem", rekla je Badu-Tawiah. "Koristeći složeniju metodu kao što je PCR, gotovo 50% ljudi je bolesno, a ipak nam mikroskopija ne može reći. A kod ljudi s vrlo niskom gustoćom parazita, brzi dijagnostički testovi neuspješno padaju - mogu otkriti samo veću gustoću parazita."

Izračunavanje osjetljivosti svake metode - broj pravih pozitivnih rezultata podijeljen sa stvarnim pozitivnim plus lažno negativnim - pokazalo je da su papirnati uređaji postigli osjetljivost od 96,5%, u usporedbi sa 17% za mikroskopiju i 43% za brze dijagnostičke testove.

Četrdeset sedam od 266 uzoraka dalo je lažno pozitivan rezultat - i svi su bili negativni mikroskopijom. PCR, koji se smatra najtočnijim testom, također je dijagnosticirao te ljude kao negativne.

Badu-Tawiah je rekao da su lažno pozitivni rezultati uzrokovani različitom viskoznošću uzoraka krvi, što je dovelo do preraspodjele krvnih kanala tijekom faze pranja. Tim je modificirao uređaj da uzme u obzir ovu mogućnost.

Badu-Tawiah je započeo razgovore s vladom Gane o provedbi programa testiranja.

"Rekli smo ljudima da je to moguće 2016. i zapravo smo otišli na teren i testirali to. Vrlo je obećavajuće", rekao je. "Tehnologija će ići ruku pod ruku s cijepljenjem, a potreban vam je osjetljiv alat za isporuku."

Također radi s kliničarima države Ohio na prilagodbi uređaja za otkrivanje rizika od raka debelog crijeva i akutnog pankreatitisa.

"Sada imam čekić i mogao bih zabijati različite čavle", rekao je. "Samo trebamo promijeniti antitijelo kako bismo ga učinili primjenjivim na druge bolesti."

Ovaj rad je podržao Nacionalni institut za alergije i zarazne bolesti. Koautori su Ayesha Seth, Suji Lee, Girish Muralikrishnan, Edgar Garcia i James Odei iz države Ohio te Abdul-Hakim Mutala i Kingsley Badu sa Sveučilišta Kwame Nkrumah University and Technology u Gani.

Izvori: