Новая переносная система определила инфекции за два часа и два доллара

Американские и корейские ученые разработали компактную и недорогую систему экспресс-диагностики бактериальных инфекций. Отчет о работе опубликован в журнале Science Advances.

При пользовании системой, созданной сотрудниками Гарвардской медицинской школы с коллегами, РНК бактерий экстрагируется с помощью одноразового картриджа. Затем ее усиливают методом ПЦР с ассиметричной обратной транскрипцией и смешивают с аналитическим раствором. Этот раствор содержит два компонента: «ключ», который состоит из последовательности ДНК, комплементарной бактериальной нуклеиновой кислоте, и специфичного к ДНК-полимеразе аптамера, а также репортерной ДНК с флуорофором.

При нахождении в растворе генетического материала искомой бактерии ключ инактивирует ДНК-полимеразу и стабилизирует репортерную ДНК, которая приобретает высокую флуоресцентную анизотропию из-за медленного диффузионного движения. В отсутствие бактериальных нуклеиновых кислот анизотропия низка, поскольку ДНК-полимераза высвобождает флуорофор.

Весь процесс происходит в компактной системе с четырьмя двухсантиметровыми кубическими пластиковыми емкостями для раствора и подложкой-детектором. Управление системой и прием данных проводятся со смартфона, подключенного по Bluetooth. Весь процесс диагностики занимает около двух часов.

A — принцип действия, В — картридж для экстракции РНК, С — диагностическая система, D — приложение для смартфона.

Новая методика получила название поляризационно-анизотропной диагностики. С ее помощью в ходе эксперимента ученые успешно определили Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii,Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aureus с разрешающей способностью до единственной клетки. Кроме того, система позволила оценить вирулентность и лекарственную устойчивость изучаемых штаммов.

Стоимость одного анализа составила менее двух долларов. Ученые рассчитывают, что их система найдет широкое применение в экспресс-диагностике внутрибольничных инфекций.