Ученые совершили большой прорыв в точности и скорости идентификации смертельных патогенных инфекций. Этот промежуток времени критически важен для спасения жизни пациента.
Флуоресцентная гибридизация и выявление бактерий
Ученые из Национального института науки и технологий Ульсана (UNIST) в Южной Корее представили новый метод диагностики известный как флуоресцентная гибридизация in situ (FISH), с использованием искусственных полимеров, в том числе и пептидной нуклеиновой кислоты (ПНК). Частицы кислоты действуют как зонды для связывания с различными генетическими последовательностями внутри бактерий. Когда две молекулы зонда связываются с целью, они испускают флуоресцентный сигнал, который, по сути, раскрывает присутствие конкретных патогенов.
Техника флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) позволяет быстро обнаруживать и идентифицировать микробы на основе их вариаций в геномной последовательности без трудоемкого культивирования или секвенирования. Однако недавний взрыв микробных геномных данных усложнил разработку подходящего набора зондов для микробных смесей. Мы разработали новый набор зондов FISH на основе пептидной нуклеиновой кислоты (PNA) с оптимальной целевой специфичностью, проанализировав вариации в последовательности рибосомальной РНК 16S у всех видов бактерий.
Из материалов исследования.
В лабораторных условиях FISH точно распознал семь видов бактерий, которые обычно живут в наших телах: Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, Bacillus subtilis, Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa Staphylococcus aureus. Тест оказался на 99% точным для всех видов бактерий, кроме S. aureus — патогена, который инфицирует кожную ткань, — его показатель успешности 96,3%.
Простой результат и титаническая работа за ним
Обнаружение основано на резонансном переносе энергии Фёрстера (FRET) между парами соседних связывающих зондов PNA, что исключает перекрестные помехи между видами. Быстрая последовательная идентификация видов была реализована с использованием химически расщепляемых флуорофоров без ущерба для точности обнаружения. Благодаря своей выдающейся точности и повышенной скорости этот набор методов демонстрирует большой потенциал для клинического использования.
Из материалов исследования.
Хоть решение может показаться довольно простым, но за разработкой технологии стоит титаническая работа. Команда проанализировала 19 885 известных генетических последовательностей 14 614 видов бактерий, затем разработала видоспецифичные последовательности PNA для нацеливания на рибосомальную РНК бактерии. Зонды PNA имеют явные преимущества по сравнению с традиционными зондами ДНК и могут проходить через клеточные стенки патогена. Наличие двух зондов, связанных с одним и тем же патогеном, повышает точность, особенно в случаях, когда болезнь вызвана несколькими патогенами.
FISH выдает результаты менее чем за три часа. Обычные диагностические инструменты — анализы крови и полимеразная цепная реакция (ПЦР) — могут занять от нескольких дней до нескольких недель. Для пациентов, борющихся с критически важными по времени, опасными для жизни инфекциями, такими как сепсис, критически важно диагностировать первопричину и начать лечение как можно скорее.
Быстрое получение результатов также может помочь избежать назначения пациентам неправильных антибиотиков.
Теперь команда проведет дополнительные испытания образцов крови, взятых у больных пациентов, чтобы оценить, насколько хорошо метод FISH может работать в клинических условиях.
Как всегда, больше материалов о биотехнологиях, мозге, природе нашего тела и возможностях организма – читайте в материалах Neural Hack. Подписывайтесь, чтобы не пропускать свежие статьи!
