Ultrasensitive Detector promette un migliore trattamento delle infezioni respiratorie virali

Giugno 15, 2016 Admin Salute 0 1
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Scrivendo in The Analyst - una rivista pubblicata dalla Royal Society of Chemistry - gli sviluppatori riferiscono che la loro tecnica, che utilizza le forcelle DNA collegati a filamenti d'oro, in grado di rilevare la presenza del virus respiratorio sinciziale (RSV) - una delle principali cause delle infezioni respiratorie in lattanti e bambini - a sostanzialmente livelli inferiori rispetto al test di laboratorio standard.

"Ci auguriamo che la nostra ricerca ci aiuterà a uscire dal comma 22 che frena importanti progressi nel trattamento dei virus respiratori," dice il professore associato di Chimica David Wright, che sta lavorando con il professor di Ingegneria Biomedica Federico "Rick" Haselton sul nuovo metodo di rilevamento.




Secondo il chimico, grandi aziende farmaceutiche non stanno investendo nello sviluppo di farmaci antivirali per RSV e gli altri principali virus respiratori in quanto non vi è alcun modo per rilevare le infezioni abbastanza presto per i farmaci di lavorare in modo efficace, senza effetti collaterali dannosi. "Ci sono composti antivirali là fuori - abbiamo scoperto alcuni di loro nel mio laboratorio - che avrebbe funzionato, se siamo in grado di rilevare il virus abbastanza presto, prima che ci sia troppa virus nel sistema," dice.

Inoltre, la mancanza di un sistema di diagnosi precoce affidabile aggiunge alla crescente problema della resistenza agli antibiotici. I sintomi di infezioni respiratorie causate da agenti virali sono quasi identiche a quelle causate da batteri. Come risultato, antibiotici, che colpiscono batteri, sono spesso erroneamente prescritti per le infezioni virali. Non solo è inefficace, ma aumenta anche il numero di ceppi resistenti agli antibiotici.

Attualmente, ci sono diversi test standard per RSV compresa la coltura del virus, la reazione a catena della polimerasi (PCR) e il saggio di immunoassorbimento enzimatico (ELISA). Per avere uno di questi test effettuati, i medici devono inviare un campione di muco da un paziente a un laboratorio speciale. In combinazione con i tempi di consegna, ritardi e altri ritardi, ci vuole spesso un giorno o più per ottenere i risultati. Purtroppo, virus respiratori si moltiplicano così rapidamente che questo può essere troppo tardi per i farmaci antivirali a lavorare, dice Wright.

Al contrario, "il nostro sistema potrebbe facilmente essere confezionato in un dispositivo monouso delle dimensioni di una penna a sfera", dice Haselton. Per eseguire un test, tutto quello che sarebbe richiesto è di tirare fuori un tappo che esporrà una lunghezza di filo d'oro, immergere il filo nel campione, tirare il filo attraverso il dispositivo e mettere il filo esposto in uno scanner a fluorescenza. Se si accende, allora il virus è presente.

Il nuovo design rivelatore è una combinazione di due tecnologie esistenti.

Uno è il riconoscimento degli anticorpi saggio basato filamenti (FARA) sviluppato diversi anni fa da Haselton e brevettato da Vanderbilt. FARA utilizza anticorpi - speciali proteine ​​prodotte dal sistema immunitario che si lega a specifiche sostanze estranee - che sono rivestite sulla superficie di un filamento di poliestere. Quando il filamento rivestito viene esposto ad un campione, se contiene qualsiasi delle molecole bersaglio, si attaccano alle anticorpi, formando complessi che possono essere rilevati con coloranti fluorescenti. Un vantaggio di questo approccio è che un campione può essere sottoposto a diverse fasi di lavorazione semplicemente tirando il filo attraverso una serie di piccole camere. Nell'applicazione rilevamento RSV, le camere contengono soluzioni di lavaggio che rimuovono non specifiche molecole vincolanti.

"All'inizio abbiamo pensato che avremmo dovuto mettere speciali guarnizioni tra le camere, ma abbiamo scoperto che se facciamo le aperture abbastanza piccolo, quindi le soluzioni nelle camere rimangono attive quando tiriamo il filo attraverso", dice Haselton.

La seconda tecnologia è basata su sonde molecolari beacon, un approccio spesso usato in PCR. Le sonde sono costituite da brevi tratti di DNA a singolo filamento che normalmente formano una forma tornante ma raddrizzare quando sono legati ad una molecola bersaglio. Una molecola colorante fluorescente è collegato a una gamba della forcella e una molecola che estingue sua fluorescenza è attaccato all'altro. Quando la sonda è nella sua configurazione forcella, il colorante e quencher molecole giacevano fianco a fianco in modo che la sonda non fluorescenza. Quando è vincolata ad un bersaglio, come un pezzo di RNA virale, le estremità della molla a parte, accendere fluorescenza della sonda.

I ricercatori Vanderbilt sono resi conto che, se attaccati fari molecolari di un filamento di oro rivestite, l'oro potrebbe teoricamente sostituire la molecola quencher e inibire la fluorescenza del faro. Tuttavia, hanno dovuto trovare una molecola di collegamento - la molecola che si attacca il faro al filo - che era solo la lunghezza giusta per farlo funzionare.

Una volta risolto questo problema, i ricercatori hanno testato la sensibilità del nuovo sistema. Essi hanno scoperto che potrebbe rilevare la presenza di particelle virali RSV a livelli che sono 200 volte al di sotto del livello di rilevamento minima del metodo ELISA standard. Questa estrema sensibilità con la semplicità di base dell'approccio rende "attraente per un ulteriore sviluppo come piattaforma di rilevamento virale," scrivono gli scienziati nell'articolo Analyst, che è stato pubblicato online il 15 maggio.

Secondo Haselton, ci sono due aree in cui è necessario un ulteriore sviluppo. Uno è la preparazione del campione. Kit di preparazione del campione RNA commerciali sono disponibili, ma sono più costosi e complessi che auspicabile. Il team sta attualmente esaminando la progettazione di una semplice camera di isolamento RNA pull-through. Il team sta anche esplorando i modi per ridurre i falsi rilevamenti. Ci sono un sacco di altre molecole in mucosa oltre RNA virale che può legarsi in qualche misura con i fari molecolari. Tuttavia, i ricercatori sostengono che dovrebbe essere possibile ridurre il numero di falsi positivi significativamente aggiungendo una fase di riscaldamento che è calibrato per guidare via le molecole che sono meno fortemente legati ai fari che l'RNA virale.

Il prossimo passo importante nel processo di sviluppo è quello di vedere come il dispositivo esegue con i campioni reali di pazienti.

Questa ricerca è stata sostenuta da sovvenzioni dal Vanderbilt University e il National Institutes of Health.

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