Развитие не

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 11791 (2023) Цитировать эту статью

163 доступа

2 Альтметрика

Подробности о метриках

В этом исследовании была разработана неэлектрически контролируемая изотермическая амплификация, опосредованная петлей SalivaDirect (NEC-SD-LAMP), которая может обнаруживать инфекции путем усиления экспрессии вирусной ДНК в слюне без использования систем электрического контроля. С помощью этого метода, только добавляя воду в устройство, вирусную ДНК экстрагировали из слюны с помощью SalivaDirect, экстрагированную ДНК амплифицировали посредством петлевой изотермической амплификации (LAMP), и результаты были подтверждены визуально. Плавление пальмитиновой кислоты поддерживает оптимальную температуру для реакции LAMP, поскольку температура пальмитиновой кислоты поддерживается на уровне 62,9 °C, ее точки плавления. Используя близость температуры плавления к оптимальной температуре для LAMP, LAMP можно производить без электричества. С помощью этого метода мы обнаружили в слюне несколько вирусов. NEC-SD-LAMP мог четко различать 3 типа вирусной ДНК, что указывает на высокую специфичность этой реакции. Кроме того, предел обнаружения вирусной концентрации прибора составил 2 копии на мкл, что указывает на возможность обнаружения ДНК-вирусной инфекции в слюне еще до начала вирусной инфекции.

Инфекционные заболевания являются основной причиной смертности в развивающихся странах1,2. Одной из причин является отсутствие методов диагностики инфекционных агентов. Более серьезная причина – трудности с доступом к соответствующим медицинским учреждениям3. Это снижает возможности тестирования, что важно для диагностики вирусных инфекций. Раннее выявление и лечение вирусных инфекций имеют решающее значение для полного излечения и предотвращения их распространения. Кроме того, во многих неэлектрифицированных тропических регионах распространены инфекционные заболевания, такие как забытые тропические болезни, что делает невозможным установку обычных испытательных устройств, требующих электрического управления, поэтому важны диагностические методы, не требующие ни электрической инфраструктуры, ни стабильного напряжения4. Поэтому для поставки технологий тестирования в развивающиеся страны важно разработать методы, которые удовлетворяют следующим трем критериям: (1) весь процесс от тестирования до подтверждения результатов может выполняться без использования электрических систем управления, (2) точное обнаружение инфекционные заболевания на ранней стадии и (3) простота использования и портативность, позволяющая проводить тестирование в любом месте, например, в жилых районах или на открытом воздухе, в тропических или холодных регионах (тестирование на месте оказания медицинской помощи [POCT])5.

Для проведения тестов на инфекционные заболевания в неэлектрифицированных средах можно использовать несколько устройств или методов. Во-первых, существуют наборы для тестирования на инфекции, основанные на реакциях антиген-антитело, такие как иммунохроматография6,7. Добавив образцы в комплект, можно быстро провести диагностику инфекционных заболеваний, а результаты можно наблюдать визуально или с помощью смартфона. Хотя эти устройства позволяют легко проводить тесты, выявление инфекций на ранних стадиях заболевания затруднено из-за методов обнаружения белков, используемых этими устройствами. Нуклеиновые кислоты можно эффективно амплифицировать с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) или петлевой изотермической амплификации (LAMP) и они эффективны при обнаружении инфекции на ранней стадии.

LAMP — это метод изотермической амплификации генов, результаты которого можно наблюдать визуально8,9,10. Этот метод усиливает и обнаруживает целевой ген путем нагревания образца до постоянной температуры 60–65 ° C. LAMP использует четыре или шесть праймеров во время амплификации, что имеет высокую специфичность к целевому гену. Когда целевой ген амплифицируется с помощью LAMP, образуются ионы пирофосфата. Ионы пирофосфата захватывают ионы марганца, содержащиеся в комплексе кальцеин-ион марганца в образце LAMP, вызывая люминесценцию кальцеина. В результате наличие или отсутствие целевого гена можно визуально наблюдать по изменению цвета образца11. Исходя из вышесказанного, LAMP обладает высокой специфичностью и чувствительностью обнаружения, а также ПЦР в реальном времени и qRT-PCR12,13, которые являются золотым стандартом для обнаружения вирусов. LAMP — это более простой в использовании метод обнаружения вирусов по сравнению с ПЦР, поскольку реакцию можно проводить с простым контролем температуры, а результаты можно подтвердить визуально.