Nieuwe Test detecteert levensbedreigende zinkdeficiëntie
In een afgelegen dorp prikt een hulpverlener de vingertop van een zieke peuter, en net als de meeste bloedmonsters van andere kinderen, wordt deze teststrip geel. Dat is hoe een experimentele ondervoeding test gemaakt met bacteriële ingewanden zou kunnen werken op een dag in het veld om wijdverspreide zinkdeficiënties bloot te leggen die duizenden doden per jaar.
Deze ingewanden omvatten plasmiden, die lijnen van DNA zijn., Zij zijn niet de zelfde bundels van DNA achter reproductie en celbouw, maar functie in plaats daarvan als nano-organen met genetische programma ‘ s die bacteriële celprocessen normaal leiden. In een studie onder leiding van de Georgia Institute of Technology, onderzoekers ontworpen hun eigen plasmiden om andere delen geëxtraheerd uit bacteriën om de bloedtest te laten werken.
de nieuwe technologie toonde een groot potentieel als basis voor een goedkope, gemakkelijke ondervoeding test die kan worden uitgebreid met vele vitale nutriënten en andere gezondheidsindicatoren.,
de nieuwe, experimentele test wordt gevriesdroogd tot een poeder dat wordt bewaard bij dagelijkse temperaturen, kan in het veld worden gelezen en kan geschikt zijn voor nauwkeurige analyse met een toepasselijke smartphone-app. Het kan de klinische en logistieke problemen van andere tests overwinnen, waaronder gekoeld transport naar het veld of terug naar een lab, evenals verloren tijd. de test detecteert niet alleen zink, maar kwantificeert ook de klinisch relevante niveaus, die nodig zijn om ondervoeding op te sporen en is een van de belangrijkste innovaties van de nieuwe test., Hulporganisaties kunnen een veldversie van de test gebruiken om onmiddellijke informatie te verkrijgen om snel beleidsbeslissingen over voedingsinterventies te beïnvloeden.
Verborgen honger
twee miljard mensen wereldwijd lijden aan micronutriëntendeficiënties, die elk jaar miljoenen levens kosten, volgens de Centers for Disease Control and Prevention. Zinkdeficiëntie alleen al werd verantwoordelijk voor meer dan 450.000 sterfgevallen in 2009, volgens een studie in het European Journal of Clinical Nutrition.maar het opsporen van ondervoeding is lastig.,in de ontwikkelingslanden van vandaag kunnen veel mensen genoeg calorieën krijgen, maar veel voedingsstoffen missen. Je kunt kijken naar iemand en vertellen of ze”re krijgen genoeg calorieën, maar niet als ze”re krijgen voldoende hoeveelheden van de ontwikkeling belangrijke voedingsstoffen,” zei Mark Styczynski, die de studie leidde en is een universitair hoofddocent in Georgia Tech ‘ s School of Chemical and Biomolecular Engineering.”de impact is het grootst op zwangere moeders en kinderen onder de leeftijd van 5, dat is wanneer zij de hoogste mortaliteit hebben,” zei hij.,het onderzoeksteam, waaronder medewerkers van Northwestern University, publiceerde hun studie in het tijdschrift Science Advances. Het onderzoek werd gefinancierd door de National Institutes of Health, de National Science Foundation, het Air Force Research Laboratory, Het Defense Advanced Research Projects Agency, de David and Lucille Packard Foundation en het Camille Dreyfus Teacher-Scholar Program.
Small is huge
Engineering met bacteriële ingewanden is minstens 25 jaar oud, met onderzoek versneld in de afgelopen tien jaar., Maar deze nieuwe test markeert kleine moleculen, zoals zink of jodium, een andere grote innovatie.de kwantificering van zinkionen in deze specifieke studie was het bewijs van concept voor plannen om veel kleine moleculen te meten die relevant zijn voor veldproeven. De onderzoekers konden de test snel uitbreiden om de niveaus van de zes essentiële voedingsstoffen van de kleine molecule, micronutriënten, te beoordelen die zeer relevant zijn voor nutritioneel veldwerk.”we kunnen redelijk snel nieuwe tests maken voor ijzer, B12, folaat, jodium en vitamine A,” zei Styczynski., “We kunnen ook grotere moleculen zoals DNA en eiwitten kwantificeren om erachter te komen hoe erg een virusuitbraak is.”
” Het detecteren van de aanwezigheid of afwezigheid van iets als Ebola of zwangerschap is belangrijk. Maar om te kunnen zeggen hoeveel van iets je hebt, zoals een voedingsstof of een virus, zonder apparatuur door het veld te moeten slepen om het te doen, ontbrak het. De mogelijkheid om het te doen kan veel deuren openen in diagnostiek en behandeling, ” styczynski zei.het gebruiksgemak van de experimentele zinktest staat in schril contrast met het werk dat nodig is om het te ontwikkelen., De onderzoekers begonnen met levende bacteriën die van kleur veranderden in reactie op zink, maar die aanpak raakte haperingen.”de test duurde te lang, en de hoeveelheid bloed en bacteriën die we nodig zouden hebben was niet duidelijk,” zei Styczynski. “Dus gingen we celvrij. Je neemt de bacteriën en verwijdert de buitenkant en het genoom – het belangrijkste DNA-en je blijft over met deze rijke mix van zwaar reactieve delen, waaraan je je eigen genetische programma op de plasmiden kunt toevoegen.,”
celvrije benaderingen maken het mogelijk om bacteriële ingewanden te doseren als verbindingen in een chemische reactie, waardoor de test voorspelbaar, betrouwbaar en geschikt is voor standaardisatie. De onderzoekers bouwden twee plasmiden om de processen van de test te besturen.men heeft de genen uit E. coli voor een enzym dat een grote suiker afbreekt in kleinere suikers. De andere bepaalt hoeveel van een regulator gen wordt ingeschakeld in reactie op de niveaus van zink, ” Styczynski zei.,de test maakt gebruik van een signaalmolecuul dat gedeeltelijk een grote suiker is en begint geel, maar zodra het plasmide een enzym maakt dat de suiker splijt, wordt het molecuul paars. Zinkniveaus regelen hoeveel enzym er gemaakt wordt — meer Zink betekent meer enzym en meer paars. Als de test geel blijft, is het zink gevaarlijk laag.
wanneer getest in serum, d.w.z. bloed, de rijke biologie belemmert de reactie, en in de echte wereld, die rommel verschilt van persoon tot persoon en zou scheef kleurschema ‘ s van patiënt tot patiënt.,
De onderzoekers losten dit op met een chemische truc om een kalibratiesysteem te maken dat met die scheef loopt. Voor de eigenlijke test, regelde het zink hoe de plasmiden de kleur veranderen, maar de eerste auteur van de studie, Monica McNerney, draaide dingen voor de kalibrator.om de referentiepunten te maken, maxeerde ze het zinkgehalte en varieerde de niveaus van plasmiden punt voor punt, wat resulteerde in een schaal van kleuren.de test en de kalibratiepunten met plasmide-variatie kregen beide het te testen serum en de rommel verplaatste de test en de kalibratiepunten op identieke wijze., De veranderde kleur van de test kan nauwkeurig worden vergeleken met de kleuren van de kalibratiepunten om zinkniveaus vast te stellen.
De kleuren zijn in het zichtbare bereik, niet fluorescerend, dus ze hebben geen apparaat nodig om te lezen. De snelheid van kleurverandering kan meer details over nutriëntenniveaus onthullen, misschien via een analyse van de smartphone video genomen van de test.referentie: McNerney, M. P., Zhang, Y., Steppe, P., Silverman, A. D., Jewett, M. C., & Styczynski, M. P. (2019). Point-of-care biomarker kwantificering mogelijk gemaakt door monster-specifieke kalibratie., Science Advances, 5 (9), eaax4473. https://doi.org/10.1126/sciadv.aax4473
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van de volgende materialen. Opmerking: materiaal kan zijn bewerkt voor lengte en inhoud. Voor meer informatie kunt u contact opnemen met de geciteerde bron.