Новая технология позволяет диагностировать инфекции за считанные минуты

Идея посещения кабинета врача с симптомами болезни и ухода с научно подтвержденным диагнозом гораздо ближе к реальности благодаря новой технологии, разработанной исследователями Из Университета Макмастера.

Инженеры, биохимики и медицинские исследователи со всего кампуса объединили свои навыки, чтобы создать ручной быстрый тест на бактериальные инфекции, который может дать точные и надежные результаты менее чем за час, избавляя от необходимости отправлять образцы в лабораторию.

Их концептуальное исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature Chemistry, конкретно описывает эффективность теста в диагностике инфекций мочевыводящих путей по реальным клиническим образцам. Исследователи адаптируют тест для обнаружения других форм бактерий и для быстрой диагностики вирусов, включая COVID-19. Они также планируют проверить его жизнеспособность для выявления маркеров рака.

"Это будет означать, что пациенты могут получить лучшее лечение, более быстрые результаты и избежать серьёзных осложнений. Это также поможет избежать ненужного использования антибиотиков и выиграть нам время в борьбе с устойчивостью к противомикробным препаратам", - говорит Лейла Солеймани, соавтор статьи и доцент кафедры инженерной физики.

Новая технология на основе ДНК использует портативное устройство, похожее на монитор уровня глюкозы в крови. Микрочип анализирует каплю телесной жидкости, такой как кровь, моча или слюна, используя молекулы, которые могут обнаружить специфическую белковую сигнатуру инфекции. Устройство, размером с флешку, подключается к смартфону, который отображает результат.

Изобретение сочетает в себе технологию электрохимической инженерии, разработанную Солеймани и её командой, с биохимической технологией, разработанной Ли и его коллегой Динграном Чангом. Они работали с клиницистом инфекционных заболеваний Мареком Смейей, профессором медицины, который предоставлял образцы от реальных пациентов, и с Тоддом Хоэром, профессором химической инженерии.

"Как ученые, мы хотим сделать вещи доступными, - говорит Ли, - Мы хорошо разбираемся в различных научных и инженерных принципах, и когда вы объединяете их, чтобы помочь людям, это особое чувство. Возможность влиять на общество - вот причина, по которой мы все делаем эту работу."

Существующая практика требует отправки образцов в лаборатории для культивирования - процесс, который занимает несколько дней. Предоставление немедленных результатов пациентам может уменьшить распространение инфекции, улучшить качество жизни пациентов и упростить работу занятых врачей.

Новая технология позволяет отличать штаммы одних и тех же бактерий, которые могут быть обработаны антибиотиками, от других, устойчивых к антибиотикам, - критическое различие, которое может помочь бороться с растущей проблемой устойчивости к противомикробным препаратам, или AMR.

"Клиницисты определили задержки тестирования как проблему, которую необходимо решить", - говорит Солеймани, возглавляющий Канадскую исследовательскую кафедру Миниатюрных биомедицинских устройств. "Мы хотели создать систему, которая могла бы дать как можно больше информации врачу во время первого же визита пациента."

Исследователи находятся в процессе тестирования адаптации той же технологии для вируса, вызывающего COVID-19, используя образцы из клиники Гамильтона.

"Эта технология очень универсальна, и мы очень близки к тому, чтобы использовать ту же технологию для тестирования COVID-19", - говорит Ли, который также является членом McMaster Michael Groote Institute for Infectional Disease Research.

Исследователи изучают требования регулирующих органов, чтобы как можно быстрее внедрить эту технологию в широкое использование не только в Канаде, но и во всем мире, особенно там, где доступ к лабораторным тестам ограничен или вообще отсутствует.

"Я думаю, что эта технология - шаг к демократизации диагностики и лечения заболеваний", - заявляет ведущий автор исследования Рича Панди, научный сотрудник лаборатории Солеймани. "Это технология, которая может прийти в любую точку мира, где требуется тестирование."