Enligt en studie av forskare vid University of Washington School of Medicine i St Louis och kollegor vid andra institut kan det nya verktyget snabbt och tillförlitligt upptäcka förekomsten av ebolavirus i blodprover.
Teknik som använder optiska mikrororinresonatorer kan förvandlas till ett snabbt diagnostiskt test för det dödliga ebolaviruset, som potentiellt dödar 89 % av de infekterade människorna. Sedan upptäckten av ebolaviruset 1976 har det orsakat dussintals epidemier, främst i Central- och Västafrika. Den mest anmärkningsvärda var en epidemi som började 2014 och dödade mer än 11 000 människor i Guinea, Sierra Leone och Liberia; Viruset har orsakat 11 fall och två dödsfall i USA. Snabb, tidig diagnos kan hjälpa folkhälsopersonal att övervaka spridningen av viruset och implementera strategier för att begränsa epidemier.
Studien, som även inkluderade forskare från University of Michigan, Ann Arbor och Integrated Biotherapeutics, ett bioteknikföretag, publicerades den 8 juni. Cellrapporteringsmetoder.
Abraham Gavi, MD, PhD, första författare, en postdoktor vid University of Washington, sa: “När du kan diagnostisera en infektion tidigare kan du fördela sjukvårdsresurser mer effektivt och uppnå bättre resultat för individen och samhället.” ”Med hjälp av en biomarkör för ebolainfektion har vi visat att vi kan upptäcka ebolainfektion under de viktiga första dagarna efter infektion. Några dagar gör stor skillnad när det gäller att få den medicinska vård människor behöver och störa överföringscykeln.”
Ebolaviruset kommer i kontakt med kroppsvätskor. Det orsakar feber, värk i kroppen, diarré och blödningar – ospecifika symtom som lätt kan förväxlas med andra virusinfektioner eller malaria. På senare år har ebolavaccin och effektiva behandlingar utvecklats, men de är inte utbredda. Istället håller hälsoarbetare epidemier under kontroll för att kontrollera det dödliga viruset. Strategin bygger på att identifiera smittade personer så snart som möjligt och förhindra smitta genom att uppmuntra vårdgivare att använda skyddsutrustning.
Gavi arbetade tidigare med Robert A. Gregg, en professor i kemi vid University of Michigan, och Ryan C. Bailey, huvudförfattaren till den här artikeln, för att gemensamt utveckla optiska mikroresonatorer, ett slags viskande gallerilägesenhet. används för molekylär detektion. Namnet kommer från Whisper Gallery vid St. Paul’s Cathedral i London. Amplituden ökar när ljudvågor studsar runt den cirkulära väggen, eftersom viskningen från gångvägen i kupolen ovanför långhuset tydligt kan höras mer än 100 fot bort. Byggarna av 1700-talet skapade av misstag en gigantisk demonstration av principen om akustisk resonans, där amplituden ökar när ljudvågor interagerar exakt. Samma sak händer med ljusvågor i mindre skala.
När Gavi gick med i laboratoriet för Gaya K. Amarasinghe, en ebolaexpert och alumniprofessor i patologi och immunologi vid University of Washington och professor i biokemi, molekylär biofysik och molekylär mikrobiologi, doktorand, beslutade de att använda tekniken för att skapa ett bättre diagnostiskt test för ebola. Gavi Bailey samarbetade med första författaren Krista Meserve, en masterstudent i Baileys labb, och medförfattaren Lan Yang, PhD, Edwin H., och Florence G. Skinner, professor i el- och systemteknik vid McKelvey School of Washington University. Engineering för att utveckla ett verktyg som kan upptäcka små mängder av ebola-relaterade molekyler i blodprover med hjälp av mikroresonatorer.
“Vi fångar ljus i resonatorer och använder resonans för att förstärka och förstärka vår signal,” sa Gavi. “Genom att observera var denna resonansvåglängd inträffar kan vi se hur många molekyler vi har.”
Nyckeln var att hitta rätt molekyl. Aktuella diagnostiska tester upptäcker det genetiska materialet hos viruset eller glykoproteinet, ett sockerbelagt protein som produceras av viruset. Viruset är dock inte tillförlitligt förrän det når höga nivåer i kroppen, en process som kan ta dagar. Frederick Holtsberg, PhD, medförfattare och vice VD för produktion och bioanalytik vid Integrated Biotherapeutics, har utvecklat en mycket känslig antikropp som kan detektera låga nivåer av viralt lösligt glykoprotein.
Forskarna satte in antikroppen i sina enheter och testade den med blod från infekterade djur. De fann att deras teknik kunde upptäcka glykoproteiner före eller före det mest känsliga testet för viralt genetiskt material. Viktigt är att tekniken också tillät dem att mäta mängden viralt glykoprotein i blodet. Ju högre nivå, desto sämre tillstånd för infekterade djur. Dessutom tog testet totalt 40 minuter att starta.
“När vi tittar på den här informationen kan vi säga, ‘Om du är över dessa nivåer, är det mindre sannolikt att du överlever, och om du är under det, är det mer sannolikt att du överlever.’ “Vi behöver fortfarande bekräfta detta hos infekterade personer, men om det fortsätter kan läkare använda denna information för att anpassa behandlingsplaner för enskilda patienter och ordinera knappa mediciner till patienter som kan ha störst nytta.”
“Vi har visat grundläggande vetenskapligt arbete,” sade han. “Nu är det bara en fråga om att miniatyrisera enheterna och ta dem till fältet.”
Denna studie stöddes av National Institutes of Health (NIH), bidragsnummer CA009547, P01AI120943, R01AI123926, R01AI141591 och R01AI107056.
