Test chřipky na bázi chuti, který detekuje infekci během několika minut

Nová studie ukazuje, že jednoduchá chuť by vám mohla jednoho dne říct, pokud máte chřipku, díky chemicky upravenému senzoru, který používá váš jazyk jako vestavěný diagnostický nástroj.

Studie: Senzor specifický pro virovou neuraminidázu pro detekci chřipky na bázi chuti chřipky. Obrázek kredit: Corona Borealis Studio / Shutterstock.com

Nedávná studie zveřejněná v ACS Central Science Zkoumá účinnost nového senzoru na bázi chuti pro včasnou detekci infekce chřipky.

Historická ohniska chřipky

Chřipka je virová infekce, která způsobuje akutní respirační onemocnění a každoročně je zodpovědná za přibližně 500 000 úmrtí. Mezi běžné podtypy virů způsobující chřipku patří chřipka A H1N1 a H3N2, jakož i linie chřipky B jako Victoria a Yamagata. Podtypy chřipky, které jsou primárně odpovědné za sezónní ohniska chřipky u lidí, mohou být dále kategorizovány na základě přítomnosti povrchových enzymů neuraminidázy a hemaglutininu.

Infekce chřipky se od roku 2020 výrazně snížily kvůli osobním ochranným opatřením přijatými během pandemie Coronavirus 2019 (Covid-19), aby se zabránilo těžkému přenosu akutního respiračního syndromu koronaviru-2 (SARS-CoV-2). Navzdory tomuto poklesu se sezónní chřipka nadále šíří po celém světě, aby způsobila vážné onemocnění, hospitalizaci a smrt, zejména mezi zranitelnými populacemi.

Mezi lety 1918 a 1920, španělská chřipka, po které následovalo několik virových vln H1N1, ovlivnila více než 25% globální populace. Během epidemie H1N1 v roce 2009 byla většina úmrtí hlášena u lidí 65 let a mladší, což byl jedinečný vzorec ve srovnání s předchozími ohniskami chřipky.

Viry chřipky jsou přenášeny jak zvířaty, tak ptáky. Mezi lety 2022 a 2024 byly zoony hlášeny z drůbeže, dojnic a neznámých zdrojů zvířat ve Velké Británii, přičemž H5N1 byla identifikována jako dominantní varianta.

Jak je diagnostikována chřipka?

V mnoha zemích po celém světě jsou federální zdroje široce přiděleny na pokrok v diagnostice, léčbě a vakcínách. V rámci Spojených států je národní strategie pro implementační plán chřipky pandemické chřipky primárně zaměřena na rozvoj diagnostických zařízení k rozlišení mezi lidmi infikovanými virem chřipky a těmi, kteří jsou zdraví.

Test polymerázové řetězové reakce (PCR) je extrémně citlivá a specifická metoda, která se obvykle používá k diagnostice infekce chřipky. Navzdory svému užitečnosti je tento test časově náročný a jeho rozšířená aplikace je logisticky náročná, zejména pro země s nízkými příjmy, a to díky vysokým nákladům.

Většina sérologických testů chřipky přinese nepřesné výsledky u jedinců s asymptomatickými infekcemi. Existuje tedy naléhavá potřeba zlepšené diagnostiky schopné detekovat infekci chřipky, zejména u presymptomatických, ale nakažlivých pacientů.

O studii

Vědci této studie navrhli dva nové senzory a vyhodnotili jejich účinnost Při detekci raných fází chřipky infekce prostřednictvím chuti. Zatímco nemethylovaný referenční senzor byl navržen propojením thymolu (Ó-glykosidicky) k nemodifikovaným N-kyselina acetylneuraminová (Neu5AC), thymol byl Ó-glykosidicky spojené s 4,7-di-Ó-Methyl-N-Acetylneuraminová kyselina v druhém senzoru.

V rámci těchto senzorů je thymol v chráněném stavu, který zabraňuje jeho uvolňování, pokud není vystaven virové neuraminidáze, což vede ke štěpení glykosidické vazby, kterou uživatel vnímá jako chuťový signál. Aby byla zajištěna diagnostická přesnost, byly oba senzory testovány proti H1N1 neuraminidázou a bakteriální neuraminidáze izolované z izolovaných z Micromonospora viridifaciens.

Nálezy studie

Pro klinicky definování hladin neuraminidázy byly odebrány vzorky slin z hospitalizovaných, PCR-pozitivních pacientů s chřipkou během období 2017/2018 a 2022/2023. Aktivita neuraminidázy se mezi ročními obdobími významně nelišila.

Hladiny neuraminidázy v rozmezí 5-10 MU/ml byly odhadnuty v analýzách senzorů. Výsledky komerčně dostupných testů založených na nemethylované páteře kyseliny neuraminové v pozicích O4 a O7 byly podobné výsledkům nemethylovaného referenčního senzoru.

Rekombinantní chřipka neuraminidáza účinně rozštěpila nemethylovaný senzor, když byl thymol uvolněn, což odráží jeho specificitu. Tato zjištění ukazují, že a-glykosidická vazba reportérové ​​skupiny je nezbytná jak pro enzymatické rozpoznávání, tak pro generování signálu.

Chemická modifikace N-Acetylneuraminová kyselina lešení umožnila selektivní štěpení virovou neuraminidázou bez reakce na bakteriální formu tohoto enzymu. Tato pozorování přetrvávala, a to i při koncentracích enzymů ekvivalentních koncentrací detekovaných ve slinách pacientů s chřipkou.

Studie dále prokázala, že modifikovaný (methylovaný) a-senzor reagoval selektivně na virovou neuraminidázu během 30 minut, zatímco zůstal stabilní v přítomnosti bakteriální neuraminidázy a v nezveřejněných lidských slinách.

Navrhli jsme a chemicky optimalizovali molekuly reagující na neuraminidázu, které uvolňují ochutnávanou reportéra, když se štěpí a prokáže, že tyto senzory mohou detekovat virovou enzymovou aktivitu ve slinách pacienta na fyziologicky relevantní úrovni. ““ ““ “

Zatímco studie ukázala detekci specifickou pro enzym ve vzorcích slin, nezahrnovala to naživu Testování s cílem potvrdit, že jednotlivci by mohli vnímat signál chuti. Autoři zdůrazňují, že budoucí studie musí tuto smyslovou detekci ověřit v klinickém prostředí.

Závěry

Vědci vyvinuli nový senzor na bázi chuti pro detekci infekce chřipky v rané fázi, který má potenciál rozlišovat mezi zdravými jedinci a těmi, kteří jsou asymptomatičtí, ale nedávno infikováni. Současná zjištění jsou však založena spíše na biochemických a analýzách vzorku slin než na přímém testování člověka.

Navzdory těmto pozorováním jsou k ověření citlivosti tohoto senzoru před jeho klinickým použitím nutné další klinické studie. Pokud by byl ověřen, mohl by tento přístup poskytnout přístupnou, levnou screeningovou metodu pro rychlou detekci chřipky první linie.