Zdrowie pochwy jest ściśle powiązane z równowagą bakterii w mikrobiomie, szczególnie z obecnością określonych gatunków pałeczek kwasu mlekowego z rodzaju Lactobacillus. Gdy ta równowaga zostaje zaburzona – stan określany jako dysbioza – wzrasta ryzyko infekcji, powikłań w czasie ciąży oraz innych długofalowych problemów zdrowotnych. Mimo tego zagrożenia, obecne metody diagnostyczne często zawodzą, zwłaszcza w przypadku wykrywania Lactobacillus iners – ważnego gatunku bakterii pochwy, który nie zawsze jest widoczny w mikroskopie lub hodowlach laboratoryjnych. Naukowcy z Uniwersytetu Vanderbilt starają się to zmienić, wykorzystując zaawansowaną technikę optyczną zwaną spektroskopią Ramana ze wzmocnieniem powierzchniowym (SERS) do analizy biochemicznych „odcisków palców” próbek wydzieliny pochwowej.
W pilotażowym badaniu, opublikowanym w czasopiśmie Biophotonics Discovery, pobrano próbki wydzieliny pochwowej od 19 uczestniczek podczas rutynowych badań ginekologicznych. Zastosowano dwa urządzenia – laboratoryjny mikroskop Ramana oraz przenośny spektrometr Ramana – do rejestracji widm SERS każdej próbki. Widma te ujawniają skład biochemiczny materiału, obejmujący białka, lipidy, kwasy organiczne i cukry. Następnie wykorzystano technikę ilościowej reakcji PCR (qPCR) do identyfikacji obecności kluczowych drobnoustrojów, koncentrując się na Lactobacillus iners, Lactobacillus crispatus, Gardnerella vaginalis i Streptococcus agalactiae.
Porównując widma SERS próbek o różnym składzie mikrobiologicznym, badacze odkryli spójne wzorce biochemiczne. Obecność Gardnerella vaginalis (G. vaginalis) – drobnoustroju związanego z bakteryjną waginozą – wiązała się ze zwiększonymi sygnałami białek i lipidów oraz obniżonym poziomem kwasów organicznych, co jest zgodne z jej znaną rolą w zaburzaniu środowiska pochwy. Natomiast Lactobacillus iners (L. iners) – bakteria ochronna, trudna do wykrycia tradycyjnymi metodami – była powiązana z podwyższonym stężeniem kwasów organicznych i zmniejszonymi sygnałami pochodzącymi od białek i polisacharydów. Wzorce te były widoczne zarówno przy użyciu zaawansowanego sprzętu laboratoryjnego, jak i bardziej dostępnego, przenośnego urządzenia.
Co istotne, próbki zawierające G. vaginalis pochodziły od uczestniczek bez rozpoznanych infekcji ani objawów klinicznych. Sugeruje to, że SERS może umożliwiać identyfikację wczesnych lub subklinicznych zmian w mikrobiomie zanim staną się one widoczne klinicznie – co ma kluczowe znaczenie dla profilaktyki i wczesnej interwencji.
Otrzymane wyniki podkreślają potencjał wykorzystania SERS w rutynowym monitorowaniu zdrowia pochwy, szczególnie po zintegrowaniu tej metody z urządzeniami typu point-of-care. Przenośny system Ramana dał porównywalne rezultaty do mikroskopu stacjonarnego, co dowodzi, że dokładne pomiary biochemiczne nie muszą wymagać pełnego zaplecza laboratoryjnego.
Choć było to badanie pilotażowe, obejmujące ograniczoną liczbę gatunków bakterii, stanowi ono dowód koncepcji dla zastosowania SERS w wykrywaniu istotnych zmian w mikrobiomie pochwy. W kolejnych etapach planowane jest zwiększenie liczby uczestniczek oraz zastosowanie sekwencjonowania genetycznego w celu szerszej analizy mikrobiologicznej. Nawet w obecnej formie badanie wskazuje obiecującą drogę ku szybszej, bardziej obiektywnej i mniej subiektywnej diagnostyce w zdrowiu kobiet.
Źródło: Biophotonics Discovery, Investigating microbiota and biochemical changes in vaginal fluid toward point-of-care microbial monitoring using surface-enhanced Raman spectroscopy
DOI: http://dx.doi.org/10.1117/1.BIOS.2.4.042102
