Nowy Test wykrywa zagrażający życiu niedobór cynku
w odległej wiosce pracownik pomocniczy kłuje chorowitemu maluchowi koniuszek palca i podobnie jak większość próbek krwi innych dzieci, ta zmienia kolor paska testowego na żółty. W ten sposób eksperymentalny test niedożywienia wykonany z wnętrznościami bakteryjnymi może działać pewnego dnia w terenie, aby ujawnić powszechne niedobory cynku, które zabijają tysiące każdego roku.
do tych wnętrzności należą plazmidy, które są pętlami DNA., Nie są one tymi samymi pasmami DNA za reprodukcją i budową komórek, ale funkcjonują zamiast tego jak nano-narządy z programami genetycznymi, które normalnie kierują procesami komórek bakteryjnych. W badaniu prowadzonym przez Georgia Institute of Technology, naukowcy opracowali własne plazmidy, aby skierować Inne części ekstrahowane z bakterii, aby badanie krwi działało.
nowa technologia wykazała duży potencjał jako podstawa niedrogiego, łatwego testu niedożywienia, który można rozszerzyć o wiele ważnych składników odżywczych i innych wskaźników zdrowotnych.,
nowy, eksperymentalny test jest liofilizowany do proszku, który jest przechowywany w codziennych temperaturach, może być odczytywany w terenie i może być odpowiedni do precyzyjnej analizy za pomocą odpowiedniej aplikacji na smartfona. Może przezwyciężyć kliniczne i logistyczne trudności związane z innymi testami, w tym transportem chłodniczym do pola lub z powrotem do laboratorium, a także stratą czasu.
test nie tylko wykrywa cynk, ale także określa jego klinicznie istotne poziomy, co jest niezbędne do wykrycia niedożywienia i jest jedną z głównych innowacji nowego testu., Agencje pomocy mogłyby wykorzystać wersję testową w terenie, aby uzyskać natychmiastowe informacje, aby szybko wpłynąć na decyzje polityczne dotyczące interwencji żywieniowych.
Ukryty głód
dwa miliardy ludzi na całym świecie cierpi z powodu niedoborów mikroelementów, które każdego roku tracą miliony istnień ludzkich-podaje Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorobom. Sam niedobór cynku był obwiniany za ponad 450 000 zgonów w 2009 roku, według badań w European Journal of Clinical Nutrition.
ale plamienie niedożywienia jest trudne.,
” w dzisiejszym świecie rozwijającym się wiele osób może otrzymać wystarczającą ilość kalorii, ale brakuje im wielu składników odżywczych. Możesz spojrzeć na kogoś i powiedzieć, czy „otrzymuje wystarczającą ilość kalorii, ale nie, jeśli „otrzymuje wystarczającą ilość ważnych dla rozwoju składników odżywczych”, powiedział Mark Styczyński, który prowadził badania i jest profesorem nadzwyczajnym w Georgia Tech School of Chemical and Biomolecular Engineering.
„największy wpływ na ciężarne matki i dzieci w wieku poniżej 5 lat, czyli wtedy, gdy mają one najwyższą śmiertelność” – powiedział.,
zespół badawczy, w którego skład weszli współpracownicy z Northwestern University, opublikował swoje badania w czasopiśmie Science Advances. Badania były finansowane przez National Institutes of Health, National Science Foundation, Air Force Research Laboratory, Defense Advanced Research Projects Agency, David and Lucille Packard Foundation oraz Camille Dreyfus Teacher-Scholar Program.
Małe to wielkie
Inżynieria z wnętrznościami bakteryjnymi ma co najmniej 25 lat, a badania przyspieszyły w ostatniej dekadzie., Ale ten nowy test dotyczy małych cząsteczek, takich jak cynk lub jod, kolejna duża innowacja.
kwantyfikacja jonów cynku w tym konkretnym badaniu była dowodem koncepcji na plany pomiaru wielu małych cząsteczek istotnych dla badań terenowych. Naukowcy mogliby szybko rozszerzyć test, aby ocenić poziomy sześciu ważnych drobnocząsteczkowych składników odżywczych, mikroelementów, które są bardzo istotne dla pracy w terenie.
„być może uda nam się w miarę szybko wykonać nowe testy na obecność żelaza, B12, kwasu foliowego, jodu i witaminy A” – powiedział Styczyński., „Moglibyśmy również określić ilościowo większe cząsteczki, takie jak DNA i białka, aby dowiedzieć się, jak zła jest epidemia wirusa.”
” Ale nie było w stanie powiedzieć, ile masz czegoś, jak składnik odżywczy lub wirus, bez konieczności ciągnięcia sprzętu przez pole, aby to zrobić. Możliwość tego może otworzyć wiele drzwi w diagnostyce i leczeniu ” – powiedział Styczyński.
wypatroszenie bakterii
łatwość użycia eksperymentalnych stanowisk do badań cynku wyraźnie kontrastuje z pracą wymaganą do jego skonstruowania., Naukowcy zaczęli używać żywych bakterii, które zmieniły kolory w reakcji na cynk, ale to podejście uderzyło w pułapki.
„badanie trwało zbyt długo, a objętość krwi i bakterii, których potrzebowalibyśmy, nie była jasna” – powiedział Styczyński. „Więc poszliśmy bez komórki. Bierzesz bakterie i usuwasz z zewnątrz Genom, główne DNA, i zostajesz z tą bogatą mieszanką silnie reaktywnych Części, do których możesz dodać swój własny program genetyczny na plazmidach.,”
metody wolne od komórek pozwalają na dawkowanie wnętrzności bakteryjnych jak związków w reakcji chemicznej, dzięki czemu test jest przewidywalny, niezawodny i nadaje się do standaryzacji. Naukowcy zbudowali dwa plazmidy do napędzania procesów testowych.
” Jeden ma geny pobrane z E. coli dla enzymu, który rozkłada duży cukier na mniejsze cukry. Drugi kontroluje, ile genu regulatora jest włączany w odpowiedzi na poziom cynku ” – powiedział Styczyński.,
zmienia kolor na fioletowy
test wykorzystuje cząsteczkę sygnału, która jest częściowo dużym cukrem i zaczyna być żółta, ale gdy plazmid tworzy enzym, który rozszczepia cukier, cząsteczka zmienia kolor na fioletowy. Poziom cynku reguluje ilość enzymu-więcej cynku oznacza więcej enzymu i więcej Purpury. Jeśli test pozostanie żółty, cynk jest niebezpiecznie niski.
podczas badania w surowicy, tj. krwi, jego bogata Biologia zaśmieca reakcję, a w realnym świecie, ten bałagan różni się od osoby do osoby i przekrzywia schematy kolorów od pacjenta do pacjenta.,
badacze rozwiązali to za pomocą sztuczki chemicznej, aby stworzyć system kalibracyjny, który płynie z tym przekrzywieniem. Do rzeczywistego testu cynk regulował sposób, w jaki plazmidy zmieniają kolor, ale pierwsza autorka badania, Monica McNerney, przerzuciła rzeczy na kalibrator.
w celu ustalenia jej punktów odniesienia, określiła poziom cynku i zmieniła poziom plazmidów punkt po punkcie, co dało skalę kolorów.
zarówno test, jak i punkty kalibracji plazmidu otrzymały serum do badania, a w identyczny sposób przesunięto test i punkty kalibracji., Zmieniony kolor testu można dokładnie porównać z kolorami punktów kalibracyjnych, aby ustalić poziomy cynku.
kolory są w zakresie widzialnym, nie fluorescencyjne, więc nie wymagają urządzenia do odczytu. Szybkość zmiany koloru może ujawnić więcej szczegółów na temat poziomów składników odżywczych, być może dzięki analizie wideo ze smartfona wykonanego z testu.
Reference: McNerney, M. P., Zhang, Y., Steppe, P., Silverman, A. D., Jewett, M. C., & Styczyński, M. P. (2019). Pomiar ilościowy biomarkera w punkcie opieki umożliwiony przez kalibrację specyficzną dla próbki., Science Advances, 5 (9), eaax4473. https://doi.org/10.1126/sciadv.aax4473
artykuł został opublikowany z następujących materiałów. Uwaga: materiał mógł być edytowany pod względem długości i treści. W celu uzyskania dalszych informacji prosimy o kontakt z cytowanym źródłem.