Nová cesta k rýchlejšej diagnostike COVID-19 vydláždená zlatom

Rýchle šírenie COVID-19, choroby spôsobenej vírusom SARS-CoV-2, spôsobilo krízu verejného zdravia na celom svete. Včasná detekcia a izolácia COVID-19 sú kľúčové pre kontrolu prenosu chorôb a ochranu zraniteľných skupín obyvateľstva. Súčasným štandardom diagnostiky COVID-19 je reverzná transkriptáza-polymerázová reťazová reakcia (RT-PCR), technika, pri ktorej sa detegujú vírusové gény potom, čo prejdú viacnásobnými cyklami amplifikácie. Táto technika je však časovo náročná, vytvára nevybavené testy naprieč diagnostickými centrami a vedie k oneskoreným diagnózam.      

V nedávnej štúdii publikovanej v Biosensors and Bioelectronics výskumníci z Kórey a Číny predstavili novú platformu založenú na nanotechnológii, ktorá môže skrátiť čas potrebný na diagnostiku COVID-19. Ich detekčná platforma Ramanovho rozptylu (SERS)-PCR s vylepšeným povrchom - pripravená pomocou zlatých nanočastíc (AuNP) v dutinách substrátov Au 'nanodimple' (AuNDS) - dokáže detegovať vírusové gény už po 8 cykloch amplifikácie. To je takmer jedna tretina počtu požadovaného pri konvenčnej RT-PCR.

„Konvenčná RT-PCR je založená na detekcii fluorescenčných signálov, takže na detekciu SARS-CoV-3 sú potrebné 4–2 hodiny. Táto rýchlosť nie je dostatočná vzhľadom na to, ako rýchlo sa COVID-19 šíri. Chceli sme nájsť spôsob, ako skrátiť tento čas aspoň na polovicu,“ vysvetľuje motiváciu štúdie profesor Jaebum Choo. Našťastie odpoveď nebola príliš ďaleko. V predchádzajúcej štúdii publikovanej v roku 2021 tím prof. Choo vyvinul novú detekčnú platformu, v ktorej sú vysoko citlivé signály SERS produkované AuNP rovnomerne usporiadanými v dutinách AuNDS pomocou techniky nazývanej hybridizácia DNA. Na základe tohto predchádzajúceho objavu vyvinul Prof. Choo a jeho tím novú platformu SERS-PCR na diagnostiku COVID-19.

Novovyvinutý test SERS-PCR využíva signály SERS na detekciu „mostovej DNA“ – malých sond DNA, ktoré sa pomaly rozkladajú v prítomnosti cieľových vírusových génov. Preto vo vzorkách od pacientov pozitívnych na COVID-19 koncentrácia mostíkovej DNA (a teda signálu SERS) kontinuálne klesá s progresívnymi cyklami PCR. Naopak, keď SARS-CoV-2 chýba, signál SERS zostáva nezmenený.

Tím testoval účinnosť svojho systému pomocou dvoch reprezentatívnych cieľových markerov SARS-CoV-2, konkrétne génov obalového proteínu (E) a RNA-dependentnej RNA polymerázy (RdRp) SARS-CoV-2. Zatiaľ čo na detekciu založenú na RT-PCR bolo potrebných 25 cyklov, platforma SERS-PCR založená na AuNDS vyžadovala iba 8 cyklov, čo značne skrátilo trvanie testovania. „Aj keď sú naše výsledky predbežné, poskytujú dôležitý dôkaz koncepcie platnosti SERS-PCR ako diagnostickej techniky. Naša technika SERS-PCR založená na AuNDS je sľubnou novou molekulárnou diagnostickou platformou, ktorá môže výrazne skrátiť čas potrebný na detekciu génu v porovnaní s konvenčnými technikami RT-PCR. Tento model možno ďalej rozšíriť začlenením automatického vzorkovača na vývoj molekulárneho diagnostického systému novej generácie,“ vysvetľuje Prof. Choo.

SERS-PCR by skutočne mohol byť dôležitým nástrojom v našom arzenáli proti pandémii COVID-19. Mohlo by to tiež spôsobiť zmenu paradigmy v oblasti molekulárnej diagnostiky, čo by znamenalo revolúciu v tom, ako zisťujeme infekčné choroby a riešime budúce epidémie.