Наносенсорна технологія компанії PINPOINT SCIENCE для масової швидкої діагностики інфекційних захворювань

30.06.2024 |

Стаття підготовлена за матеріалами зарубіжних публікацій.

В. Романов

Нещодавні події, пов’язані із загрозою глобаль­ної пандемії COVID-19, визначили нагальну потребу в ефективних методах масового скринінгу для стри­мування поширення мікробних патогенів. Сучасна медична практика діагностики ознак інфекційних за­хворювань не може у реальному часі виявити без- симптомні чи передсимптомні інфекції, а також не завжди може відрізнити смертельний коронавірус від менш небезпечних для життя респіраторних за­хворювань. Крім того, багато діагностичних методів тестування можуть бути неточними або надто по­вільними для отримання швидкого діагнозу.

Інноваційна біотехнологічна компанія Pinpoint Science запропонувала нове рішення цієї проблеми, що використовує портативну наносенсорну техно­логію діагностики для точного визначення патогенів менш ніж за одну хвилину. Застосування нової тех­нології компанії Pinpoint Science з оригінальними на­носенсорами спрямоване на діагностику інфекцій­них захворювань людини, на спостереження за па­тогенами в сільському господарстві, тваринництві, ветеринарії та дикій природі, а також на виявлення мікробного забруднення в харчовій промисловості. Технологія забезпечує виявлення патогенів менш ніж за одну хвилину, використовуючи недорогий, простий портативний зчитувач і одноразові карт­риджі з наносенсорами, без необхідності лабора­торних досліджень, ампліфікації чи підготовки зраз­ків. На сьогодні задача компанії полягає у просуван­ні на ринок точної діагностичної платформи на базі наносенсорної технології, яка дозволить рятувати життя, а також у розробці ефективного методу ма­сового скринінгу на наявність різноманітних мікро­бних патогенів у живих організмах.

Мікробні збудники, включаючи віруси та бактерії, є причиною мільйонів смертей на рік. Протягом останнього століття боротьба з інфекційними захво­рюваннями досягла численних успіхів, включаючи викорінення натуральної віспи та майже ліквідацію кору, епідемічного паротиту та правця. Але вірусні епідемії та пандемії все ще трапляються, впливаючи на життя та економіку населення земної кулі (рис. 1).

Рис. 1. Життя в умовах пандемії

Сучасні методи виявлення інфекційних захворю­вань займають від 15 хвилин до 4 годин — це надто повільно, щоб контролювати поширення або стри­мувати пандемію, яка швидко розвивається. Крім того, сучасні тести часто є не дуже точними і доро­гими та вимагають лабораторного часу, навченого персоналу і складної підготовки зразків (рис. 2, 3).

Рис. 2. Технологія сучасної діагностики, яка триває від  15 хвилин до 4 годин

Рис. 3. Приклад сучасного тестування, яке є неефективним для масового скринінгу

Масові перевірки симптомів сьогодні, як прави­ло, спрямовані на спостереженні температури та ка­шлю, та не дають можливості виявити випадки без симптомів, або розрізнити види респіраторних за­хворювань. Для скринінгової перевірки, наприклад, населення США потрібні інші типи тестування. По­трібні тести, які швидко і точно виявляють антигени.

Стартап компанії Pinpoint Science (США) у галузі охорони здоров’я запропонував ефективне рішення  для масового тестування та діагностики в пунктах догляду, який включає простий у використанні пор­тативний зчитувач із вбудованим картриджем з на­носенсором, рис. 4. Пристрій може швидко виявля­ти біомаркери, такі як антитіла та антигени, і швидко ідентифікувати специфічні мікробні патогени, відпо­відальні за захворювання. Він здатний отримувати точні результати в польових умовах, не потребуючи для цього лабораторії, медичного персоналу та під­готовки зразків.

Масові перевірки симптомів сьогодні, як прави­ло, спрямовані на спостереженні температури та ка­шлю, та не дають можливості виявити випадки без симптомів, або розрізнити види респіраторних за­хворювань. Для скринінгової перевірки, наприклад, населення США потрібні інші типи тестування. По­трібні тести, які швидко і точно виявляють антигени.

Стартап компанії Pinpoint Science (США) у галузі охорони здоров’я запропонував ефективне рішення для масового тестування та діагностики в пунктах догляду, який включає простий у використанні пор­тативний зчитувач із вбудованим картриджем з на­носенсором (рис. 4). Пристрій може швидко виявля­ти біомаркери, такі як антитіла та антигени, і швидко ідентифікувати специфічні мікробні патогени, відпо­відальні за захворювання. Він здатний отримувати точні результати в польових умовах, не потребуючи для цього лабораторії, медичного персоналу та під­готовки зразків.

Рис. 4. Картридж з вбудованим наносенсором

Технологія, що лежить в основі нової наносен- сорної діагностики, розроблена головним науковим співробітником компанії Pinpoint Science Надером Пурмандом, професором біомолекулярної інженерії Каліфорнійського університету в Санта-Крузі.

«Ми почали працювати над наносенсорною тех­нологією за кілька років до появи COVID-19, і наці­лювалися на грип у людей і вірус катаральної хворо­би у тварин за допомогою тесту на основі наносенсорів, та діагностики з використанням антитіл або синтетичних молекул для виявлення та вимірювання специфічних білків для ідентифікації інфекції. Ми ві­римо, що наша платформа збереже свою цінність для людства навіть після пандемії COVID-19», — від­мітила Ліза Даймонд, генеральний директор компа­нії Pinpoint Science.

Зараз компанія Pinpoint Science співпрацює з компанією ADI у створенні серійних зчитувачів на базі контролеру ADuCM355. Нова наносенсорна технологія працює у покроковому режимі: на першо­му кроці картридж з наносенсором вставляється у зчитувач (рис. 5), на другому кроці у картридж з на­носенсором вставляється тестовий тампон з біома- теріалом (зразком крові, слини чи носових виді­лень), як показано на рис. 6, на третьому кроці про­тягом хвилини з’являється індикація результатів те­стування, рис. 7. Якщо лівий індикатор стане синім, тест позитивний, якщо правий індикатор стане бі­лим, тест негативний. Результати тестування мо­жуть також відображатися на планшеті.

Рис. 5. Крок 1: картридж з наносенсором вставляється у зчитувач

Рис. 6. Крок 2: у картридж з наносенсором вставляється тестовий тампон з біоматеріалом пацієнта

Рис. 7. Крок 3: індикація результатів тестування через хвилину після вставлення у картридж тампону з біоматеріалом пацієнта

Наносенсори картриджа призначені для визна­чення специфічних маркерів інфекційних захворю­вань, якими є вірусні і бактеріальні білки та антитіла пацієнта. Результати тестування відображаються на зчитувачі чи планшеті менш ніж за одну хвилину.

ВИСНОВКИ

Нова біосенсорна технологія компанії Pinpoint Science робить можливим швидке тестування насе­лення з високою точністю і спрямована для таких за­стосувань, як діагностика на вірусну чи бактеріальну інфекцію у польових умовах, вдома чи у лікарні, ма­совий скринінг на пандемію, оцінку стану здоров’я тварин та визначення безпеки харчових продуктів.