A COVID-19, a SARS-CoV-2 vírus által okozott betegség gyors terjedése közegészségügyi válságot idézett elő szerte a világon. A COVID-19 korai felismerése és elkülönítése kulcsfontosságú a betegségek terjedésének visszaszorításában és a veszélyeztetett populációk védelmében. A COVID-19 diagnózisának jelenlegi szabványa a reverz transzkriptáz-polimeráz láncreakció (RT-PCR), egy olyan technika, amellyel a vírusgéneket azután mutatják ki, miután többszörös amplifikációs cikluson esnek át. Ez a technika azonban időigényes, a diagnosztikai központok között vizsgálati lemaradást hoz létre, és késleltetett diagnózisokhoz vezet.

A Biosensors and Bioelectronics folyóiratban nemrég megjelent tanulmányban koreai és kínai kutatók új, nanotechnológián alapuló platformot vezettek be, amely lerövidítheti a COVID-19 diagnózisához szükséges időt. A felületen megerősített Raman-szórás (SERS)-PCR detektálási platformjuk – amelyet arany nanorészecskékkel (AuNP-k) készítettek az Au „nanoimple” szubsztrátok (AuNDS) üregeiben – már 8 amplifikációs ciklus után képes kimutatni a vírusgéneket. Ez csaknem egyharmada a hagyományos RT-PCR-hez szükséges számnak.

„A hagyományos RT-PCR a fluoreszcencia jelek detektálásán alapul, így 3-4 óra szükséges a SARS-CoV-2 kimutatásához. Ez a sebesség nem elég, ha figyelembe vesszük, hogy milyen gyorsan terjed a COVID-19. Meg akartuk találni a módját, hogy ezt az időt legalább a felére csökkentsük” – magyarázza Jaebum Choo professzor a tanulmány mögött meghúzódó motivációt. Szerencsére a válasz nem volt túl messze. Egy korábbi, 2021-ben publikált tanulmányában Choo professzor csapata egy új észlelési platformot fejlesztett ki, amelyben nagy érzékenységű SERS-jeleket állítanak elő az AuNDS-ek üregeiben egyenletesen elhelyezkedő AuNP-k segítségével a DNS-hibridizációnak nevezett technikával. Ezen korábbi felfedezés alapján Choo professzor és csapata kifejlesztette az új SERS-PCR platformot a COVID-19 diagnosztizálására.

Az újonnan kifejlesztett SERS-PCR vizsgálat SERS jeleket használ a „híd DNS” kimutatására – olyan kis DNS-próbákra, amelyek lassan lebomlanak a célvírus gének jelenlétében. Ezért a COVID-19-re pozitív betegektől származó mintákban a híd-DNS (és így a SERS-jel) koncentrációja folyamatosan csökken a progresszív PCR-ciklusokkal. Ezzel szemben, ha a SARS-CoV-2 hiányzik, a SERS jel változatlan marad.

A csapat a SARS-CoV-2 két reprezentatív célmarkerével, nevezetesen a SARS-CoV-2 burokfehérje (E) és RNS-függő RNS polimeráz (RdRp) génjével tesztelte rendszerük hatékonyságát. Míg az RT-PCR-alapú detektáláshoz 25 ciklusra volt szükség, addig az AuNDS-alapú SERS-PCR platformnak mindössze 8 ciklusra volt szüksége, ami jelentősen csökkentette a tesztelés időtartamát. „Noha eredményeink előzetesek, fontos bizonyítékot szolgáltatnak a SERS-PCR mint diagnosztikai technika érvényességére. AuNDS-alapú SERS-PCR technikánk egy ígéretes új molekuláris diagnosztikai platform, amely jelentősen lerövidítheti a géndetektáláshoz szükséges időt a hagyományos RT-PCR technikákhoz képest. Ez a modell tovább bővíthető egy automatikus mintavevő beépítésével egy következő generációs molekuláris diagnosztikai rendszer kifejlesztéséhez” – magyarázza Prof. Choo.

A SERS-PCR valóban fontos eszköz lehet a COVID-19 világjárvány elleni fegyvertárunkban. Paradigmaváltást is létrehozhat a molekuláris diagnosztika területén, forradalmasítva a fertőző betegségek kimutatását és a jövőbeli járványok kezelését.

MIT KELL ELVENI A CIKKBŐL:

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.