Μια πρωτοποριακή τεχνολογία που αξιοποιεί τροποποιημένα βακτήρια μέσα σε μαγνητικές γέλες μπορεί να εντοπίσει αίμα στο έντερο σε λίγα λεπτά. Μελέτη από το East China University δείχνει ότι η νέα προσέγγιση είναι σημαντικά ταχύτερη από τις σημερινές εξετάσεις κοπράνων.
Ερευνητές από το East China University of Science and Technology δημιούργησαν μια νέα διαγνωστική πλατφόρμα, το MagGel-BS, που συνδυάζει τρία στοιχεία: ένα προστατευτικό περίβλημα gel, μαγνητικά σωματίδια για ταχεία ανάκτηση και γενετικά προγραμματισμένα βακτήρια που ανιχνεύουν βιοδείκτες ασθενειών. Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο ACS Sensors.
Ταχεία διαδικασία 25 λεπτών — Αποτελέσματα σε μόλις 20
Οι συμβατικές εργαστηριακές μέθοδοι για δοκιμή βακτηριακών αισθητήρων απαιτούν πολύωρη προετοιμασία: άλεση δείγματος, φυγοκεντρήσεις, επαναλαμβανόμενες πλύσεις και φιλτράρισμα. Η νέα μέθοδος μειώνει δραστικά τον χρόνο:
-
άλεση δείγματος
-
μαγνητική συλλογή των καψουλών
-
ξέπλυμα σε καθαρό διάλυμα
-
μέτρηση της φωτεινότητας
Συνολικός χρόνος: 25 λεπτά. Τα βακτήρια δίνουν σήμα μέσα σε 20 λεπτά από τη συλλογή.
Πώς τα βακτήρια «λάμπουν» όταν εντοπίζουν αίμα
Οι βιοαισθητήρες βασίζονται στο E. coli Nissle 1917, μια ωφέλιμη μορφή προβιοτικού. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια γενετικά τροποποιημένη εκδοχή (YES601) που ενεργοποιεί ένα φωτεινό μονοπάτι όταν ανιχνεύσει heme, βασικό συστατικό του αίματος. Όσο μεγαλύτερη η αιμορραγία, τόσο εντονότερο το φως.
Προστατευτικό gel που διατηρεί τα βακτήρια ζωντανά
Το περίβλημα τύπου gel λειτουργεί ως «σφουγγάρι» που επιτρέπει τη διέλευση θρεπτικών και μορίων ασθενειών, ενώ προστατεύει τα βακτήρια από οξέα και ένζυμα. Σε τεχνητό γαστρικό υγρό, τα προστατευμένα βακτήρια εμφάνισαν επιβίωση 100% μετά από 30 λεπτά· χωρίς προστασία, το 75% καταστράφηκε.
Επιπλέον, το gel αποτρέπει άμεση επαφή με το ανοσοποιητικό. Σε δοκιμές με ανοσοκύτταρα ποντικών, οι κάψουλες δεν προκάλεσαν καμία φλεγμονώδη αντίδραση, ενώ τα «γυμνά» βακτήρια προκάλεσαν έντονη ενεργοποίηση.
Δοκιμές σε ποντίκια με φλεγμονώδη νόσο του εντέρου
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μοντέλο ποντικιών με κολίτιδα, προκαλώντας τέσσερις βαθμίδες νόσου: υγιή, ήπια, μέτρια και σοβαρή. Μετά τη χορήγηση των καψουλών, τα δείγματα κοπράνων συλλέχθηκαν 2–4 ώρες αργότερα.
Η ένταση του φωτός συσχετίστηκε απόλυτα με τη βαρύτητα της νόσου. Τα ισχυρότερα σήματα προήλθαν από τα ζώα με σοβαρή εντερική βλάβη. Τα βακτήρια παρέμειναν μέσα στις κάψουλες, με διαρροή <1% σε 10 ώρες.
Ρόλος των μαγνητικών σωματιδίων
Η μαγνητική ανάκτηση λύνει το βασικό πρόβλημα της απομόνωσης βακτηριακών αισθητήρων από δείγματα κοπράνων. Με ένα μαγνητικό ραβδί, οι κάψουλες συλλέγονται άμεσα, ξεπλένονται σε καθαρό διάλυμα και στη συνέχεια αναλύονται.
Το σύστημα ανέκτησε περίπου 75% των καψουλών σε διάστημα 8 ωρών. Πολλές κάψουλες μάλιστα περιείχαν περισσότερα βακτήρια από όσα αρχικά είχαν, κάτι που δείχνει ότι τα βακτήρια ίσως πολλαπλασιάζονται μέσα στο gel.
Το μέγεθος της κάψουλας και η ασφάλεια
Οι κάψουλες είχαν διάμετρο 190–250 μm, κατάλληλη για διέλευση από το έντερο των ποντικιών. Κάθε μικροσφαίρα περιείχε ~2.976 βακτήρια.
Σε όρους ασφάλειας:
-
Καμία φλεγμονή σε ανοσοκύτταρα
-
Καμία αλλαγή σε βάρος, ένζυμα ή μικροβίωμα
-
Καμία ιστική βλάβη
-
Διατήρηση δραστικότητας κατά 80% μετά από ένα μήνα αποθήκευσης στους -80°C
Υπεροχή έναντι παλαιότερων χημικών τεστ
Το κλασικό ortho-tolidine τεστ μπορεί να δώσει ψευδώς θετικά αποτελέσματα λόγω βιταμίνης C, ενζύμων ή μυοσφαιρίνης. Η νέα βακτηριακή μέθοδος ανταποκρίνεται ειδικά στο heme και ανιχνεύει έγκαιρα μικρές αιμορραγίες.
Προοπτικές για διάγνωση και άλλων νοσημάτων
Η πλατφόρμα μπορεί να δεχτεί άλλα βακτήρια που εντοπίζουν βιοδείκτες όπως:
-
θειοθειϊκά και τετραθειονικά
-
καλπροτεκτίνη
-
DNA καρκινικών κυττάρων παχέος εντέρου
Αποτελεί modular σύστημα που μπορεί να εξελιχθεί σε πολυδιαγνωστική πλατφόρμα.
Προκλήσεις και επόμενα βήματα
Ακόμη υπάρχουν εμπόδια: διαρροή βακτηρίων, πιθανή μη-ειδικότητα, επίδραση μικροβιώματος, σταθερότητα παραγωγής, κόστος και βιομηχανική κλίμακα. Παρόλα αυτά, η τεχνολογία δείχνει ότι η ταχεία διάγνωση γαστρεντερικών ασθενειών πλησιάζει στην πραγματική κλινική εφαρμογή.
Κάντε like στη σελίδα μας στο facebook για να μαθαίνετε όλα τα νέα
Διαβάστε επίσης
Novo Nordisk: Υποστηρίζει τα άτομα με αιμορροφιλία – Ορόσημο
Ανησυχητική πρόβλεψη: Ραγδαία αύξηση των βακτηριακών λοιμώξεων έως το 2030
