A papíralapú eszközök nagy pontosságot mutatnak a tünetmentes malária kimutatásában

A papíralapú eszközök nagy pontosságot mutatnak a tünetmentes malária kimutatásában

A kutatók szerint az olcsó papírcsíkokat használó eszközök két másik vizsgálati módszert is felülmúltak a maláriafertőzések kimutatására Ghánában, tünetmentes emberekben – ez a diagnosztikai előrelépés, amely felgyorsíthatja a betegség megszüntetésére tett erőfeszítéseket.

A megtévesztően egyszerű megjelenésű eszközök elősegítik a kémiai reakciókat egy csepp vér és a papírrétegekbe ágyazott molekulák között, és kifinomult, de hordozható műszerekre támaszkodnak a diagnózis felállításához: a végtermék tömegspektrometriás mérésére – pozitív esetben egy malária-specifikus antigénre, amely beindítja az immunrendszert.

Általában elviszi a mintát a laborba, de most például mi visszük a labort – elviszem Afrikába, a világ egyik legtávolabbi részére, és ott végzem el az elemzést. "

Abraham Badu-Tawiah, a terepvizsgálati jelentés vezető szerzője és az Ohio Állami Egyetem kémia és biokémia professzora

"A kérdés az volt, hogy van-e olyan érzékeny eszközünk, amely az emberekhez eljuttatható, függetlenül attól, hogy hol vannak. A statisztikai elemzés azt mutatta, hogy módszerünk 90%-ban pontos, és összehasonlítható a PCR-teszttel. Nagyon jó, és ezeket az eredményeket eljuttatjuk azokhoz az emberekhez, akiknek a legnagyobb szükségük van rá."

A kutatás nemrégiben jelent megAnalitikai kémia.

A maláriát a fertőző parazitákat terjesztő szúnyogcsípés okozza. Az Egészségügyi Világszervezet becslése szerint 2022-ben világszerte 249 millió ember szenvedett maláriában, és körülbelül 608 000-en haltak bele a betegségbe. Megelőző védőoltás már elérhető a gyermekek számára Ghánában, ahol 2011-ben a lakosság több mint egynegyede fertőződött meg, szemben a 2022-es 8,6%-kal.

Badu-Tawiah először 2016-ban számolt be erről a találmányról, és egy olyan eszközt írt le otthoni vagy távoli helyszíni tesztelésre, amely könnyű szerkezeteket használ, amelyek képesek hónapokig stabilan tartani a biológiai mintákat.

Bár a technológiát már finomítják más betegségek kimutatására, Badu-Tawiah fő gondja a malária volt – különösen azért, mert az oltóanyag fokozott felszívódása csökkenti a lakosság természetes immunitását, ami széleskörű felügyeletet tesz szükségessé a lehetséges fertőzések ellen Afrikában a szubszaharai térségben.

2016 óta a Badu-Tawiah laboratóriuma 3D automatizálási eljárást hozott létre az antitestek és ionok készülékben való tárolására, és egy többszörösen elhelyezett molekulát is hozzáadott a vegyület jelének tömegspektrometriával történő kimutatásához, de az eszköz gyártási folyamata továbbra is manuális. Az eszköz rétegeit alkotó papírlapok – amelyek viaszos részekkel vannak bevonva, amelyek nem hatolnak be a vérbe – egyenként nyomtatva és kétoldalas szalaggal össze vannak nyomva. A 8×12 hüvelykes lapokra 25 eszköz fér el.

Felvitel után a vér négy kamrára oszlik – kettő pozitív és negatív kontrollként –, és kémiai reakciókat vált ki, amikor áthalad a rétegeken. A vegyészek ionos szondákat terveztek az antitestek megjelölésére, amelyek kivonják az antigént a vérből, és körülbelül 10 percen belül véglegesen a papírra helyezik. Pufferes mosás után a csíkokat szétválasztjuk, és kézi tömegspektrométer előtt elemzik.

"A spektrométer méri a kérdéses vegyület tömegét. A molekulatömeg azt jelzi, ha látunk egy bizonyos tömeget, ez azt jelenti, hogy a malária-antigén a vérében van. Ez egy igen. Ha nincs ott, az egy nem" - mondta Badu-Tawiah.

Az eredmények hozzávetőlegesen 30 percen belül elérhetők, de a hűtés nélküli használt eszközök is korlátlan ideig tárolhatók későbbi elemzés céljából. A nagy stabilitás azt jelenti, hogy a mosási fázist követően az eszközöket közönséges borítékban lehet átvinni – ez a képesség a hagyományos hideglánc korlátozások nélkül összeköti az Afrika legtávolabbi régióiban tünetmentes fertőzésben szenvedőket a világ más részén található erőforrásokban gazdag központokkal.

2022-ben Ghánában több mint öt héten keresztül Badu-Tawiah 266 tünetmentes önkéntesen tesztelte az eszköz hatékonyságát, és összehasonlította eredményeit a jelenlegi maláriadiagnosztikai alkalmazás három másik leggyakoribb vizsgálati módszerével: a vérsejtek mikroszkópos vizsgálatával, a kereskedelemben kapható gyorsdiagnosztikai tesztekkel és a PCR-rel (polimeráz láncreakció).

A tünetek nélküli emberek tesztelésének kulcstényezője az, hogy Badu-Tawiah úgy találta, hogy a paraziták sűrűsége a vérükben valószínűleg alacsony, ha fertőzöttek. Ez azt jelenti, hogy jelenlétük kimutatásához rendkívül érzékeny tesztre van szükség.

Az összehasonlítás azt mutatta, hogy az afrikai kórházakban az arany standardnak számító mikroszkópos vizsgálat eredménye a legkevésbé pontos, mindössze 24 pozitív esetet jelez, a gyorsdiagnosztikai tesztek pedig 63 fertőzést azonosítottak. A PCR 142 pozitív esetet, a papíralapú eszközök pedig 184 pozitív esetet azonosítottak.

"A mikroszkópia jól működik, ha az ember beteg és kórházban van. Voltunk már olyan közösségekben, ahol csak 24-en mutattak pozitívat a mikroszkóppal. Ez a teszt azt mutatja, hogy a legtöbb negatív. Ez nagy probléma" - mondta Badu-Tawiah. "Egy olyan összetettebb módszerrel, mint a PCR, az emberek csaknem 50%-a beteg, és a mikroszkópos vizsgálat mégsem tudja megmondani. Azoknál az embereknél pedig, akiknél nagyon alacsony a parazita sűrűség, a gyorsdiagnosztikai tesztek csúnyán kudarcot vallanak – csak nagyobb parazita sűrűséget tudnak kimutatni."

Az egyes módszerek érzékenységének kiszámítása – a valódi pozitívok száma osztva a valódi pozitívakkal plusz a hamis negatívokkal – azt mutatta, hogy a papír alapú eszközök 96,5%-os érzékenységet értek el, szemben a mikroszkópos 17%-kal és a gyorsdiagnosztikai tesztek 43%-ával.

A 266 minta közül 47 hamis pozitív eredményt adott – és mikroszkóppal mindegyik negatív lett. A legpontosabb tesztnek tartott PCR is negatívnak diagnosztizálta ezeket az embereket.

Badu-Tawiah szerint a hamis pozitív eredményeket a vérminták eltérő viszkozitása okozta, ami a vércsatornák újraeloszlásához vezetett a mosási fázisban. A csapat módosította az eszközt, hogy figyelembe vegye ezt a lehetőséget.

Badu-Tawiah tárgyalásokat kezdett Ghána kormánnyal a tesztelési program végrehajtásáról.

"Azt mondtuk az embereknek, hogy ez lehetséges 2016-ban, és ténylegesen kimentünk a pályára és teszteltük. Ez nagyon ígéretes" - mondta. „A technológia kéz a kézben jár az oltással, és a szállításhoz érzékeny eszközre van szükség.”

Emellett Ohio állam klinikusaival dolgozik azon, hogy az eszközöket adaptálják a vastagbélrák és az akut hasnyálmirigy-gyulladás kockázatának kimutatására.

„Most nálam van a kalapács, és különféle szögeket üthetek” – mondta. "Csak meg kell változtatnunk az antitestet, hogy más betegségekre is alkalmazható legyen."

Ezt a munkát az Országos Allergia és Fertőző Betegségek Intézete támogatta. A társszerzők közé tartozik Ayesha Seth, Suji Lee, Girish Muralikrishnan, Edgar Garcia és James Odei Ohio államból, valamint Abdul-Hakim Mutala és Kingsley Badu, a ghánai Kwame Nkrumah Egyetem és Technológiai Egyetem munkatársai.

Források: