Микробы

Представьте себе, что возможно в считанные минуты определить, заражен человек тем или иным вирусом, или нет. Теперь это стало реальностью благодаря ультра-чувствительному детектору, разработанному специалистами биотехнологической компании Ostendum.

Схематическое изображение сенсора: луч лазера направляется на светоотражающую структуру (пластиковый микрочип), содержащую несколько «измерительных» и контрольных (референтных) каналов. В измерительных каналах иммобилизованы различные типы антител, специфичные к определенным микроорганизмам (или типу микроорганизмов). Образец попадает в каналы на чипе по специальной микроциркуляторной системе (на схеме она не показана). Когда микроорганизм или вирус, находящийся в образце, оказывается в канале, содержащем специфические антитела, происходит связывание патогена (грубо говоря, вирус или бактерия «прилипает» к стенке соответствующего канала), и CCD-камера регистрирует изменение отраженного чипом света лазера (паттерн интерференции). Точный анализ изменения паттерна интерференции также дает информацию о количестве вирусных частиц, которые связались в определенном канале чипа, а, значит, по нему можно выяснить концентрацию микроорганизмов в образце. Этот метод быстр и прост, но вместе с тем весьма чувствителен.

К настоящему времени компания только что завершила работу над первым прототипом устройства и планирует вывести его на рынок к концу 2010 года. Устройство не только выявляет патогены эффективнее и быстрее большинства современных стандартных методов, но также очень мало по размерам, что позволяет установить его в любой лаборатории и с легкостью перевозить с места на место, применяя в том числе и вне лаборатории.

С помощью нового детектора можно в считанные минуты выявить присутствие в образцах (например, в крови пациента, в слюне и проч.) как самих вирусов и бактерий, так и их белков и ДНК.

Специалисты компании-разработчика считают, что в условиях глобализации на фоне регистрации все новых инфекционных заболеваний, таких как пресловутый свиной грипп, необходимо иметь быстрые и надежные методы диагностики. Это поможет остановить распространение инфекций до начала эпидемии. Методы, используемые сегодня, требуют часов и даже дней на обработку одного образца, а тесты должны проводиться в лабораториях только специально обученным персоналом.

Ученые из Ostendum, дочерней компании University of Twente, говорят, что наилучшим вариантом диагностики является использование слюны пациента – это просто и не подвергает человека риску, если тест проводится в полевых условиях. В зависимости от того, каких возбудителей предполагается обнаружить, может быть изготовлен специальный чип.

Прототип

В 2007 г. Aurel Ymeti, ученый из University of Twente, работая над своей докторской диссертацией разработал принцип устройства нового детектора. Год спустя для реализации этого принципа на практике он организовал компанию Ostentum. Работа над первым прототипом уже завершена, и сейчас разрабатываются второй и третий. После сборки все три прототипа будут испытаны в практических тестах в лабораториях Laboratorium Microbiologie Twente Achterhoek и Zwanenberg Food Group. На основании полученных результатов в приборы будут внесены необходимые изменения, после чего тесты будут повторены в нескольких независимых клинических лабораториях.

Принцип работы прибора

Устройство состоит из двух частей: системы «lab-on-a-chip» (пластикового микрочипа) и портативного детектора. На чипе расположены микроканалы, чья поверхность покрыта специфическими рецепторами. Прибор снабжен микроциркуляторной системой подачи жидкого образца (крови или слюны) на микрочип. Патогены, находящиеся в образце, «прилипают» к своим специфическим рецепторам в каналах. На микрочип направляется свет лазера, и отраженный сигнал от каналов, в которых произошло связывание антигена, изменяется по сравнению с сигналом от пустых каналов. Это изменение светового потока регистрирует CCD камера. При этом чувствительность устройства такова, что по изменению сигнала можно судить не только о присутствии патогена в образце, но и о его количестве. Детектор регистрирует сигнал даже при наличии всего одной искомой вирусной частицы.