Вчені пояснюють, як вживання в їжу різноманітних продуктів знижує ризик хронічних захворювань
Стаття
Дослідники з Шеньчженьського інституту передових технологій (SIAT) Китайської академії наук разом із численними співавторами розробили компактну діагностичну платформу, яка може оцінювати захист антитіл від COVID-19 за допомогою всього одного мікролітра крові з кінчика пальця. Система, відома як оптофлюїдний імуноаналіз (TOI), забезпечує всебічний імунний профіль, вимірюючи як зв'язування антитіл, так і інгібування вірусу, всього за 40 хвилин.
Оскільки нові варіанти SARS-CoV-2 продовжують з'являтися, а історії вакцинації чи інфекції стають все складнішими, існує нагальна потреба в доступних інструментах, які можуть швидко та точно оцінити імунний захист. Платформа TOI вирішує цю проблему, поєднуючи мікрофлюїдний біосенсор і виявлення хемілюмінесценції в портативному форматі, придатному як для клінічного, так і для польового використання.
Платформа заснована на високоафінних полістирольних мікрофлюїдних імунореакторах, які взаємодіють безпосередньо зі стандартними наконечниками піпеток. Ці реактори працюють у парі з портативною станцією хемілюмінесцентної візуалізації, створюючи простий, але потужний робочий процес. Цей дизайн підтримує швидку та кількісну оцінку рівнів зв'язування IgG, кінетики зв'язування та здатності пригнічувати вірус — і все це за допомогою лише невеликої краплі крові з кінчика пальця, без необхідності складного лабораторного обладнання або великих обсягів зразків.
У порівнянні з традиційними аналізами, такими як тести на ELISA або нейтралізацію вірусів (VNT), TOI значно скорочує час тестування та експлуатаційні вимоги. Він досягає чутливості виявлення приблизно 0,1 нг/мл, охоплює динамічний діапазон від 3 до 4,5 порядків і забезпечує співвідношення сигнал/шум понад 10 000. Ці функції дозволяють проводити точне імунне тестування на місці надання медичної допомоги з високою роздільною здатністю.
Ключовим нововведенням у методології є розробка RIVIA 2.0, експрес-аналізу інгібування in vitro, який імітує нейтралізацію вірусу. Центральне місце в цьому прогресі займає раціональна білкова інженерія тримерів шиповидного ектодомену SARS-CoV-2 (S-ECD), синтетично оптимізованих за допомогою орієнтаційно-специфічних міток Avi-біотину для забезпечення стабільного та функціонального представлення поверхні. Ці інженерні білкові зонди в поєднанні з рецепторами ACE2-Fc людини утворюють висококонтрольований інтерфейс зв'язування, який дозволяє точно вимірювати активність нейтралізуючих антитіл всього за 20 хвилин. Застосовуючи принципи синтетичної біології для оптимізації цих зондів, RIVIA 2.0 значно покращує швидкість, відтворюваність і масштабованість функціонального імунного тестування в порівнянні зі звичайними аналізами нейтралізації.
Система була протестована на 135 зразках від 113 осіб, включаючи підгрупу, за якою спостерігали протягом шести місяців. Результати підтвердили здатність TOI виявляти реакцію антитіл широкого спектру та високого титру, особливо серед людей з гібридними схемами вакцинації. Важливо, що дослідники запропонували попередній поріг для концентрації IgG (~20 нг/мл), пов'язаного зі зниженням короткострокового ризику інфекції, підкресливши потенціал TOI для прогностичного імунного моніторингу.
Окрім COVID-19, платформа може бути адаптована для інших інфекційних захворювань, таких як грип, гепатит або майбутні вірусні загрози. Низькі вимоги до зразків і портативний дизайн роблять його особливо цінним для децентралізованого тестування в клініках, громадах і умовах з обмеженими ресурсами. Вона також обіцяє розробку терапевтичних антитіл і дослідження ефективності вакцин.
Це дослідження демонструє, як TOI долає розрив між передовою лабораторною діагностикою та реальними застосуваннями. Поєднуючи швидкість, чутливість і багатовимірну імунну оцінку в дуже компактному форматі, TOI встановлює новий стандарт для персоналізованого і масштабованого управління інфекційними захворюваннями.
Дослідження було проведено SIAT у співпраці з Пекінським університетом, лабораторією Чанпін, Шеньчженьським університетом, Національним інноваційним центром передових медичних пристроїв, Sino Biological Inc., Мічиганським університетом та Інститутом зоології Китайської академії наук.
Джерело: Tsinghua University Press
