Urządzenia diagnostyczne wykonane z tanich pasków papieru przewyższyły dwie inne metody testowania w wykrywaniu zakażenia malarią u osób bezobjawowych w Ghanie – ogłosili naukowcy, wskazując na przełom, który może przyspieszyć eliminację tej choroby.
Pozornie proste, te urządzenia umożliwiają reakcje chemiczne między kroplą krwi a cząsteczkami osadzonymi w warstwach papieru. Diagnoza opiera się na zaawansowanej, ale przenośnej aparaturze – spektrometrii mas do oznaczenia ostatecznego produktu: antygenu specyficznego dla malarii, który aktywuje układ odpornościowy.
„Zwykle próbkę zabiera się do laboratorium, ale teraz to laboratorium zabieramy do próbki – zabieram je do Afryki, do jednych z najbardziej oddalonych zakątków świata i wykonuję analizę na miejscu” – powiedział prof. Abraham Badu-Tawiah, główny autor badania terenowego i profesor chemii i biochemii na Uniwersytecie Stanowym Ohio.
Badanie wykazało, że proponowana metoda diagnostyczna osiąga 90% trafności – porównywalną z testami PCR. Wyniki opublikowano niedawno w czasopiśmie Analytical Chemistry.
Nowe narzędzie do walki z malarią
Malaria wywoływana jest przez ukąszenia komarów przenoszących pasożyty. Według WHO w 2022 roku na całym świecie odnotowano 249 milionów przypadków malarii, a około 608 000 osób zmarło. Ghana, gdzie w 2011 roku zakażonych było ponad 25% populacji (w 2022 roku – 8,6%), wprowadziła szczepienia ochronne dla dzieci.
Badu-Tawiah po raz pierwszy zaprezentował ten typ testu już w 2016 roku, opisując lekkie urządzenie do testowania w warunkach domowych lub w terenie, zdolne do stabilizacji próbki biologicznej nawet przez kilka miesięcy.
Technologia papieru i spektrometrii mas
Od 2016 roku zespół Badu-Tawiaha zautomatyzował proces nanoszenia przeciwciał i jonów, a także dodał cząsteczkę wzmacniającą sygnał. Urządzenie nadal wytwarzane jest ręcznie – poszczególne warstwy papieru (z pokryciami woskowymi zapobiegającymi przesiąkaniu krwi) są indywidualnie drukowane i sklejane taśmą dwustronną. Na arkuszu 8×12 cali mieści się 25 urządzeń.
Po naniesieniu kropli krwi następuje jej podział na cztery komory (kontrola dodatnia i ujemna), a w warstwach zachodzą reakcje chemiczne. Sondy jonowe znakują przeciwciała, które wyłapują antygeny i osadzają je na papierze w ciągu 10 minut. Po spłukaniu buforem paski są rozdzielane i skanowane ręcznym spektrometrem mas.
Wyniki uzyskuje się w ok. 30 minut, ale paski mogą być również przechowywane bez chłodzenia i analizowane później – nawet po przesyłce zwykłą kopertą.
Skuteczność w porównaniu z innymi testami
W badaniu terenowym przeprowadzonym w Ghanie w 2022 roku przetestowano 266 bezobjawowych ochotników. Wyniki porównano z mikroskopią, szybkimi testami diagnostycznymi i PCR.
- Mikroskopia: 24 przypadki pozytywne
- Testy szybkie: 63 przypadki
- PCR: 142 przypadki
- Test papierowy: 184 przypadki
Czułość poszczególnych metod wyniosła:
- Mikroskopia: 17%
- Testy szybkie: 43%
- Test papierowy: 96,5%
Choć 47 próbek dało wynik fałszywie dodatni, potwierdzono je jako negatywne zarówno mikroskopowo, jak i metodą PCR. Możliwą przyczyną była różna lepkość próbek krwi, która wpływała na przepływ cieczy – konstrukcję urządzenia odpowiednio zmodyfikowano.
Wdrożenia i przyszłość technologii
Badu-Tawiah prowadzi rozmowy z rządem Ghany na temat wdrożenia programu testowania. Współpracuje też z klinicystami z Ohio State nad adaptacją testów do wykrywania m.in. raka jelita grubego i ostrego zapalenia trzustki.
„Mam teraz młotek i mogę uderzać w różne gwoździe – wystarczy tylko zmienić przeciwciało, by test był przydatny w innych chorobach” – powiedział.
Badanie wsparł Narodowy Instytut Alergii i Chorób Zakaźnych USA. Współautorami są: Ayesha Seth, Suji Lee, Girish Muralikrishnan, Edgar Garcia, James Odei (Ohio State), Abdul-Hakim Mutala i Kingsley Badu (Kwame Nkrumah University of Science and Technology, Ghana).
Źródło: Analytical Chemistry, Ohio State University
