ВИЧ является одной из самых серьезных проблем общественного здравоохранения в мире, и молекулярное обнаружение играет важную роль в ранней диагностике и антиретровирусной терапии для пациентов с ВИЧ. Текущий «золотой стандарт» тестирования на ВИЧ требует дорогостоящих инструментов и высококвалифицированного персонала, что оставляет неудовлетворенной потребность в быстром, чувствительном и доступном подходе к молекулярному обнаружению ВИЧ в месте оказания помощи.

В публикации, опубликованной в журнале ACS Nano , исследовательская группа под руководством Чанчуня Лю из Департамента биомедицинской инженерии представляет недорогой биологически активный биосенсор с кластерными регулярными интервалами коротких палиндромных повторов (CRISPR) для тестирования вируса ВИЧ в месте оказания медицинской помощи с использованием простой персональный глюкометр — аналог домашнего тестирования на диабет.

«Вдохновленные многокомпонентными структурами живых клеток, мы предлагаем мембранно-разделенную микрожидкостную каскадную реакционную систему на основе CRISPR, — говорит Лю, — в сочетании с персональной технологией биосенсорного анализа глюкозы она превращается в портативную одноразовую диагностическую платформу для молекулярное обнаружение вируса ВИЧ и других патогенов».

Доктор Дэвид Банах из отделения инфекционных заболеваний Медицинской школы, Лори Эйвери из отделения патологии лабораторной медицины, а также Цзыюэ Ли, Наоки Уно и Сюн Дин из отделения биомедицинской инженерии также внесли свой вклад в это исследование.

Технология CRISPR находится на переднем крае высокочувствительного и специфичного молекулярного обнаружения различных патогенов на основе нуклеиновых кислот. При использовании вместе с простыми технологиями изотермической амплификации он становится мощным диагностическим инструментом. Однако сочетание реакции изотермической амплификации и систем обнаружения CRISPR имеет ограниченные возможности, требуя отдельных реакционных пробирок и множества ручных операций, что увеличивает риск загрязнения и не идеально подходит для простых и эффективных приложений в местах оказания медицинской помощи.

Чтобы улучшить совместимость, исследователи представили нанопористую каскадную реакционную систему с разделенными мембранами и интегрировали ее в простой портативный биосенсор каскадной реакции (MCR) на основе CRISPR для тестирования нуклеиновых кислот ВИЧ с использованием недорогого глюкометра, чтобы устранить необходимость в сложных инструменты и хорошо обученный персонал.

Исследователям удалось определить чувствительность 43 копий ДНК ВИЧ и 200 копий РНК ВИЧ на тест, что демонстрирует большой потенциал для быстрого обнаружения вируса ВИЧ и других инфекционных заболеваний в местах оказания медицинской помощи.

«В глобальном масштабе ВИЧ-инфекция оказывает непропорционально сильное воздействие на малообеспеченные слои населения с ограниченным доступом к лабораторному тестированию», — говорит Банах. «У этой технологии есть потенциал для того, чтобы проводить тестирование на ВИЧ по месту оказания медицинской помощи в условиях, где решающее значение имеют ранняя диагностика и мониторинг во время лечения».