Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Arizona và Đại học Washington báo cáo 1 phương pháp mới giúp phát hiện các loại virus như SARS-CoV-2 và Ebola.
Các phương pháp thông thường phát hiện những virus này là ELISA (xét nghiệm hấp thụ miễn dịch liên kết với enzym) hoặc PCR (phản ứng chuỗi polymerase). ELISA giống như 1 ổ khóa và chìa khóa và được sử dụng phổ biến nhất đo 1 kháng thể khóa vào 1 kháng nguyên được dán trên 1 tấm nhựa 96 giếng được tráng phủ đặc biệt bằng phép thử so màu. Càng có nhiều kháng thể, màu sắc càng đậm.
Trong PCR, 1 trình tự DNA cụ thể được khuếch đại bằng đoạn mồi: 1 đoạn DNA ngắn, đơn. Thuốc nhuộm gắn vào mồi đo lượng DNA hiện có, trong trường hợp này là lượng kháng nguyên virus. Nó đòi hỏi 1 số thiết bị chuyên dụng, hóa chất và đào tạo. ELISA dễ dàng hơn. Chúng có độ nhạy tốt nhưng độ đặc hiệu kém hơn PCR.
Nhưng cả ELISA và PCR đều có những thiếu sót, đặc biệt là nhu cầu về thiết bị và đào tạo chuyên biệt. ELISA yêu cầu xử lý các phản ứng trên đĩa và 1 máy quang phổ đo mật độ quang của phản ứng, mật độ này được máy tính dịch thành lượng kháng thể hiện có. PCR cũng yêu cầu máy đo chu kỳ nhiệt và 1 đầu đọc đo lượng thuốc nhuộm được liên kết với mẫu.
Các nhà nghiên cứu đặt tên thử nghiệm là Nano2RED, theo tên của các cảm biến nano mà nó sử dụng và khả năng phát hiện điện tử nhanh chóng của nó.
Nanobodies là những mảnh kháng thể đơn miền cực nhỏ. Ban đầu chúng được phân lập từ lạc đà (lạc đà không bướu và alpacas).
Thông qua 1 phương pháp sàng lọc thông lượng cao được gọi là hiển thị phage, các thể nano liên kết với 1 kháng nguyên cụ thể có thể nhanh chóng được xác định. Streptavidin, 1 loại protein ổn định có ái lực rất cao với biotin, là kháng nguyên và tạo 1 hợp chất rất ổn định. Tương tác biotin-streptavidin này giúp các thể nano dính vào các hạt nano vàng. Hợp chất vàng hoạt động như 1 chất thăm dò, xác định kháng nguyên. Khi tiếp xúc với kháng nguyên, các hạt vàng sẽ kết tụ lại, và các cụm hạt nano vàng và kháng nguyên nặng hơn, liên kết với nhau sẽ chìm xuống đáy ống nghiệm.
Trong thử nghiệm, kết quả được hiển thị dưới dạng sự thay đổi màu sắc, được đo thông qua đèn LED và bộ tách sóng quang. Nhưng trái ngược với các xét nghiệm ELISA truyền thống, càng nhiều kháng nguyên, màu càng nhạt.
Phòng thí nghiệm của Wang phát minh 1 thiết bị chuyển đổi màu sắc mà các hạt vàng hấp thụ thành tín hiệu điện khi ánh sáng truyền qua ống nghiệm. Sau đó, họ thu được các chỉ số so màu, đo phổ và điện tử định lượng báo lượng kháng nguyên hiện diện (và do đó là thước đo nhiễm bệnh).
Khi mô tả thử nghiệm, Wang nêu lên công nghệ của họ có ưu điểm là rẻ (khoảng 1% với mỗi thử nghiệm) và nhanh chóng (15-20 phút). Nó có thể sử dụng 1 hệ thống đọc kỹ thuật số di động, rất cần thiết định lượng lượng kháng nguyên hiện diện. Nó cũng nhạy hơn 10 lần so với các xét nghiệm kiểu ELISA.
Cách tiếp cận này kết hợp các yếu tố thường được sử dụng ở những nơi khác, chẳng hạn như công nghệ hiển thị phage. Các hạt nano vàng được kết hợp với kháng thể thực sự là 1 thuốc thử khá phổ biến được sử dụng khuếch đại tín hiệu trong các xét nghiệm kháng nguyên nhanh, các hạt nano vàng tạo đường tín hiệu màu hồng trong xét nghiệm kháng nguyên nhanh tiêu chuẩn.
Tương tự như vậy, các nhóm khác đang sử dụng vật liệu nano. Các kháng thể sẽ liên kết vô hiệu hóa SARS-CoV-2. Điều đó được báo cáo và họ hiện có các kháng thể sẽ thấy và nhận tất cả các biến thể khác nhau của covid.
Đầu tiên, mặc dù việc sử dụng các mẫu máu nhỏ tìm Ebola cũng có lý, SARS-CoV-2 không lây qua đường máu, vì vậy các mẫu hô hấp như tăm bông là mẫu bình thường.
Một mối quan tâm nghiêm trọng hơn là cơ chế tắt tín hiệu. Sẽ luôn tốt hơn nếu nó không có màu sắc, và sau đó bạn thêm kháng nguyên và bạn phát triển màu sắc.
Một xét nghiệm chẩn đoán khác mới được báo cáo là xét nghiệm SmaRT-LAMP (khuếch đại đẳng nhiệt qua trung gian vòng lặp), được mô tả trên báo JAMA Network Open. Người đứng đầu dự án là Tiến sĩ, giáo sư Michael Mahan, Đại học California, Santa Barbara, đang làm việc với các nhà khoa học khác tại UCSB và Bệnh viện Cottage.
New Nanosensor Assay Detects Viruses Like SARS-Cov-2 and Ebola
Judy Stone, MD,February 14, 2022
