COVID-19-ის სწრაფმა გავრცელებამ, SARS-CoV-2 ვირუსით გამოწვეულმა დაავადებამ, შექმნა საზოგადოებრივი ჯანმრთელობის კრიზისი მთელ მსოფლიოში. COVID-19-ის ადრეული გამოვლენა და იზოლაცია საკვანძოა დაავადების გადაცემის კონტროლისა და დაუცველი მოსახლეობის დასაცავად. COVID-19-ის დიაგნოსტიკის ამჟამინდელი სტანდარტია საპირისპირო ტრანსკრიპტაზა-პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია (RT-PCR), ტექნიკა, რომლის დროსაც ვირუსული გენები გამოვლენილია მას შემდეგ, რაც ისინი გაივლიან გაძლიერების მრავალჯერადი ციკლს. თუმცა, ეს ტექნიკა შრომატევადია, ქმნის სადიაგნოსტიკო ცენტრებში ტესტირების ჩამორჩენას და იწვევს დაგვიანებულ დიაგნოზს.
Biosensors and Bioelectronics-ში გამოქვეყნებულ ბოლო კვლევაში, მკვლევარებმა კორეიდან და ჩინეთიდან წარმოადგინეს ახალი ნანოტექნოლოგიაზე დაფუძნებული პლატფორმა, რომელსაც შეუძლია შეამციროს COVID-19 დიაგნოზისთვის საჭირო დრო. მათ ზედაპირზე გაძლიერებული Raman scattering (SERS)-PCR გამოვლენის პლატფორმა - მომზადებული ოქროს ნანონაწილაკების (AuNPs) გამოყენებით Au 'nanodimple' სუბსტრატების (AuNDSs) ღრუებში - შეუძლია ვირუსული გენების აღმოჩენა მხოლოდ 8 ციკლის გაძლიერების შემდეგ. ეს არის ჩვეულებრივი RT-PCR-ისთვის საჭირო რაოდენობის თითქმის მესამედი.
„ჩვეულებრივი RT-PCR ემყარება ფლუორესცენციის სიგნალების გამოვლენას, ამიტომ SARS-CoV-3-ის გამოსავლენად 4–2 საათია საჭირო. ეს სიჩქარე არ არის საკმარისი იმის გათვალისწინებით, თუ რამდენად სწრაფად ვრცელდება COVID-19. ჩვენ გვინდოდა გვეპოვა გზა, რომ ეს დრო განახევრებულიყო,“ - ამბობს პროფესორი ჯაებუმ ჩუ და ხსნის კვლევის მოტივაციას. საბედნიეროდ, პასუხი არც თუ ისე შორს იყო. 2021 წელს გამოქვეყნებულ წინა კვლევაში, პროფესორ ჩუს გუნდმა შეიმუშავა ახალი აღმოჩენის პლატფორმა, რომელშიც მაღალი მგრძნობელობის SERS სიგნალები წარმოიქმნება AuNP-ებით, რომლებიც ერთნაირად განლაგებულია AuNDS-ების ღრუში, ტექნიკით, რომელსაც ეწოდება დნმ-ის ჰიბრიდიზაცია. ამ წინა აღმოჩენის საფუძველზე, პროფესორმა ჩუმ და მისმა გუნდმა შეიმუშავეს ახალი SERS-PCR პლატფორმა COVID-19 დიაგნოსტიკისთვის.
ახლად შემუშავებული SERS-PCR ანალიზი იყენებს SERS სიგნალებს "ხიდის დნმ"-ის გამოსავლენად - დნმ-ის მცირე ზონდები, რომლებიც ნელ-ნელა იშლება სამიზნე ვირუსული გენების თანდასწრებით. ამიტომ, COVID-19-ზე დადებითი პაციენტების ნიმუშებში, ხიდის დნმ-ის კონცენტრაცია (და შესაბამისად SERS სიგნალი) მუდმივად მცირდება პროგრესირებადი PCR ციკლებით. ამის საპირისპიროდ, როდესაც SARS-CoV-2 არ არის, SERS სიგნალი უცვლელი რჩება.
გუნდმა გამოსცადა მათი სისტემის ეფექტურობა SARS-CoV-2-ის ორი წარმომადგენლობითი სამიზნე მარკერის გამოყენებით, კერძოდ, SARS-CoV-2-ის კონვერტის პროტეინის (E) და რნმ-დამოკიდებული რნმ პოლიმერაზას (RdRp) გენების გამოყენებით. მიუხედავად იმისა, რომ RT-PCR-ზე დაფუძნებული გამოვლენისთვის საჭირო იყო 25 ციკლი, AuNDS-ზე დაფუძნებული SERS-PCR პლატფორმა საჭიროებდა მხოლოდ 8 ციკლს, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს ტესტირების ხანგრძლივობას. „მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენი შედეგები წინასწარია, ისინი წარმოადგენენ კონცეფციის მნიშვნელოვან მტკიცებულებას SERS-PCR-ის, როგორც დიაგნოსტიკური ტექნიკის მართებულობის შესახებ. ჩვენი AuNDS-ზე დაფუძნებული SERS-PCR ტექნიკა არის პერსპექტიული ახალი მოლეკულური დიაგნოსტიკური პლატფორმა, რომელსაც შეუძლია მნიშვნელოვნად შეამციროს გენის გამოვლენისთვის საჭირო დრო, ჩვეულებრივ RT-PCR ტექნიკასთან შედარებით. ეს მოდელი შეიძლება კიდევ უფრო გაფართოვდეს ავტომატური სემპლერის ინკორპორირებით შემდეგი თაობის მოლეკულური დიაგნოსტიკური სისტემის შესაქმნელად,“ - განმარტავს პროფესორი ჩუ.
მართლაც, SERS-PCR შეიძლება იყოს მნიშვნელოვანი ინსტრუმენტი ჩვენს არსენალში COVID-19 პანდემიის წინააღმდეგ. მას ასევე შეუძლია შექმნას პარადიგმის ცვლილება მოლეკულური დიაგნოსტიკის სფეროში, მოახდინოს რევოლუცია იმისა, თუ როგორ აღმოვაჩინოთ ინფექციური დაავადებები და გავუმკლავდეთ მომავალ ეპიდემიებს.
რა უნდა წაიღოთ ამ სტატიისგან:
- In a recent study published in Biosensors and Bioelectronics, researchers from Korea and China have introduced a novel nanotechnology-based platform that can shorten the time required for COVID-19 diagnosis.
- Choo’s team had developed a novel detection platform in which high-sensitivity SERS signals are produced by AuNPs uniformly arranged in the cavities of AuNDSs through a technique called DNA hybridization.
- The current standard for COVID-19 diagnosis is reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR), a technique in which viral genes are detected after they undergo multiples cycles of amplification.
