Сегодня в качестве «золотого стандарта» диагностики COVID-19 используется метод полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР), который амплифицирует ДНК после преобразования генов РНК в комплементарные ДНК для обнаружения. Он имеет высокую точность, но требует специально оснащенной лаборатории, громоздких приборов и времени. Сам тест занимает от одного до двух часов, а с учетом логистического процесса транспортировки в условиях холодовой цепи от мест отбора проб до лаборатории, делает традиционную ОТ-ПЦР-диагностику еще медленнее. В результате, в самом лучшем случае результаты анализа на COVID-19 пациент получает через 1-2 дня.
Чтобы преодолеть существующие ограничения, группа исследователей из Южной Корее и США разработала новую технологию наноПЦР,[1] которая позволяет диагностировать инфекцию «на местах» в течение всего 20 минут, сохраняя при этом точность традиционной технологии полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР).
Для этого они использовали тот же основной принцип, что и в стандартном методе диагностики ОТ-ПЦР для обнаружения вирусной РНК, но использовали гибридные наноматериалы.
В частности ученые применили магнитоплазмонную наночастицу, которая состоит из магнитного материала в ее ядре и золотой оболочки, которая проявляет плазмонные эффекты, то есть может преобразовывать световую энергию в тепловую. Это позволяет сократить этап термоциклирования ОТ-ПЦР с 1-2 часов до 11 минут. Кроме того, сильные магнитные свойства MPN позволяют внешнему магнитному полю очищать MPN от раствора для ПЦР, чтобы обеспечить флуоресцентное обнаружение амплифицированных генов. НаноПЦР способна точно определять даже небольшое количество генов (~ 3,2 копий / мкл).
Исследователи протестировали наноПЦР в клинических условиях. Они установили, что уровень чувствительности и специфичности нового теста эквивалентен стандартной ОТ-ПЦР, то есть составляет примерно 99%. Помимо высокой надежности, весь диагностический процесс прошел значительно быстрее, так как в среднем на диагностику одного образца уходит около 17 минут. Немаловажно и то, что оборудование для наноПЦР очень компактно по размеру (15 × 15 × 18 см) и весу (всего 3 кг), что позволяет проводить тесты «на местах»: в больницах, поликлиниках, амбулаториях.
Использованы фото Shutterstock/FOTODOM UKRAINE
- Cheon, J., et al. (2020) Fast detection of SARS-CoV-2 RNA via the integration of plasmonic thermocycling and fluorescence detection in a portable device. Nature Biomedical Engineering. doi.org/10.1038/s41551-020-00654-0.
