Новый портативный анализатор может обнаружить антивирусные антитела всего за 20 минут
Исследователям удалось за 20 минут обнаружить антитело вируса птичьего гриппа в сыворотке крови, используя разработанный ими портативный анализатор для проведения быстрых био-тестов на месте. Если будет разработан подходящий реагент, эта технология может быть использована для обнаружения антител против SARS-CoV-2, возбудителя вируса COVID-19.
Птичий грипп-это заболевание домашней птицы, вызванное вирусной инфекцией гриппа А. Быстрое первоначальное реагирование на предполагаемую инфекцию и непрерывный эпиднадзор имеют важное значение для смягчения ущерба, наносимого такими высокопатогенными, передаваемыми патогенами, как вирусы птичьего гриппа.
Как правило, для выявления вирусного генома используется метод полимеразной цепной реакции (ПЦР), однако его сложная процедура требует значительного времени. Другой метод заключается в выявлении антител, вырабатываемых в организме в ответ на вирусную инфекцию. Однако широко используемые методы обнаружения антител могут быть неточными, поскольку существование антител обычно определяется зрением.
Группа, в состав которой входили Кейн Нишияма, докторант Высшей школы химических наук и инженерии университета Хоккайдо, и профессор инженерного факультета университета Манабу Токеши, провела это исследование с целью разработки нового метода и анализатора, способного быстро, легко и селективно обнаруживать антитела. Метод основан на традиционном флуоресцентном поляризационном иммуноферментном анализе (FPIA), но применяет иной механизм измерения, позволяющий сделать анализатор гораздо компактнее и портативнее. Анализатор весит всего 5,5 кг.
Совместное использование жидкокристаллических молекул, датчика изображения и микрожидкостного прибора позволяет одновременно исследовать несколько образцов и уменьшает объем каждого требуемого образца. Молекулы жидких кристаллов способны контролировать направление поляризации флуоресцентного света, в то время как микрожидкостный прибор имеет ряд микроканалов в качестве измерительного сосуда.
Группа также разработала реагент для обнаружения антитела против вируса птичьего гриппа H5 - белка, меченного флуоресцеином, который связывается только с антителом. Реагент был изготовлен путем размножения фрагментов белка гемагглютинина (HA), которые экспрессируются на поверхности вируса птичьего гриппа H5, путем рекомбинации генов и мечения флуоресцентных молекул на фрагменты.
Для проведения измерений сыворотку крови, собранную у птиц, смешивали с реагентом и оставляли на 15 минут. Смесь вводили в микрожидкостное устройство и измеряли с помощью портативного флуоресцентного поляризационного анализатора. Молекулярные движения реагента, связанного с антителом, в жидкости будут меньше, что приводит к иной степени поляризации по сравнению с реагентом, не связанным с антителом. Система может обнаружить антитело против вируса птичьего гриппа H5 всего лишь 2 микролитрами образца сыворотки и в течение 20 минут.
"Наш анализатор можно использовать для проведения других биологических испытаний, если будут разработаны подходящие реагенты", - говорит Токеши. Группа уже успешно обнаружила микотоксины и лекарственные составляющие. "Воспроизводя фрагменты белков-шипов, экспрессируемых в новом коронавирусе, и используя их в качестве реагента, анализатор должен обнаруживать анти-коронавирусные антитела".