Ученые разрабатывают новый, простой в использовании вирусный биосенсорный тест для более точного и быстрого выявления инфекций

Междисциплинарная группа исследователей Университета Центральной Флориды (University of Central Florida, UCF) создает недорогой и в то же время уникальный тест для одновременного выявления ВИЧ и гепатитов B и C, который успешно может использоваться в условиях ограниченных ресурсов.

Раннее выявление большинства заболеваний имеет огромное значение для эффективности лечения. Именно поэтому эксперты по инфекционным заболеваниям и специалисты-химики Медицинского и Научного колледжей UCF недавно получили грант в размере $537,6 тыс. от Национальных институтов здравоохранения (NIH) на создание недорогого и точного теста, позволяющего одновременно выявлять гепатит B, гепатит C и ВИЧ.

Исследователи работают над перепрофилированием существующего электрохимического биосенсора, применением этой технологии для быстрой идентификации вирусов на уровне РНК и количественной оценки вирусной нагрузки в условиях ограниченных ресурсов.

Во всем мире существует огромная потребность в таком тесте, поскольку, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), более 300 миллионов человек живут с двумя формами гепатита, а более 40 миллионов — с ВИЧ. Доступ к более быстрым и простым в использовании тестам может снизить распространение обоих вирусов, поскольку выявит заболевших гепатитом на ранних стадиях, тем самым, снижая риск развития печеночной недостаточности, цирроза и рака печени. Одновременное тестирование также может устранить препятствия в лечении пациентов и помочь врачам более эффективно разрабатывать планы лечения.

«Очень важно выявлять эти вирусы в одном образце, поскольку они имеют одинаковый путь передачи, а это увеличивает вероятность того, что один и тот же человек может заразиться несколькими вирусами. Врачам необходимо знать, как адаптировать лечение пациентов в зависимости от наличия у них сопутствующей инфекции», — сказала доктор Юлия Герасимова (Yulia Gerasimova), младший профессор кафедры химии, работающая над этим проектом.

Чем быстрее результаты, тем больше здоровых пациентов

В настоящее время для диагностики обоих вирусов требуется забор крови и анализ в клинике или больничной лаборатории. По этой причине тестирование затруднено в отдалённых и ограниченных в ресурсах регионах мира, где получение результатов может занять месяцы. За это время состояние пациентов, которым не был вовремя поставлен диагноз, ухудшается, а болезнь распространяется.

«Я думаю, цель — создать нечто, доступное везде в мире, независимо от окружающей среды», — сказал исследователь Медицинского колледжа доктор Дэниел Рам (Daniel Ram). «Возможность одновременного выявления нескольких вирусов действительно может принести пользу всем». Доктор Рам вспоминает, как вырос в Гайане, где его мать была директором национальной клиники, которая не могла обработать образцы пациентов на месте.

«Чтобы количественно определить вирусы и образцы пациентов, нам приходилось отправлять образцы в Майами, а иногда и в Тринидад и Тобаго», — сказал он. «Во время транспортировки эти образцы портились, и вероятность неудачи была высока. По этим причинам, врачи часто просто не знали, как лучше всего лечить пациентов».

Исследователи надеются преобразовать подход к лечению пациентов, создав более доступный и недорогой диагностический метод, который можно будет использовать в условиях ограниченных ресурсов, заявила доктор Карин Чумбимуни-Торрес (Karin Chumbimuni-Torres), профессор кафедры химии и руководитель проекта.

Научные основы новых тестов

Вместо существующего анализа крови, который измеряет иммунный ответ организма на каждый вирус и индивидуальную вирусную нагрузку каждого вируса, исследователи Университета Центральной Флориды хотят перепрофилировать существующий электрохимический биосенсор и применить эту технологию для быстрой идентификации обоих вирусов на уровне РНК. Они предполагают, что собранные образцы, такие как кровь, можно будет анализировать с помощью этого сенсора.

Доктор Чумбимуни-Торрес создала аналогичную эффективную технологию для выявления лихорадки денге и вируса Зика, и её предварительные положительные результаты позволили ей и команде получить грант Национальных институтов здравоохранения (NIH) на лечение гепатита и ВИЧ. Вирус ВИЧ часто мутирует, поэтому учёные Университета Центральной Флориды запрограммировали свой сенсор на обнаружение любого серотипа заболевания.

«Это ключевой момент», — отметила Чумбимуни-Торрес. «ВИЧ может сильно мутировать, поэтому мы разработали методику, позволяющую обнаружить любую из мутаций». Поскольку биосенсоры проводят генетическое тестирование вирусов, учёные могут анализировать все различные генетические последовательности обоих вирусов. «Мы хотим гарантированно количественно определить вирус, чтобы врачи могли знать, как лечить пациентов», — сказала доктор Чумбимуни-Торрес.

В рамках этого исследования команда надеется разработать технологию, которая будет работать независимо от источника вирусных геномов, сказала Герасимова. «Мы используем так называемую изотермическую амплификацию для амплификации вирусных нуклеиновых кислот, чтобы их можно было обнаружить с помощью вирусспецифичных зондов», — сказала она.

Роль доктора Рама заключается в том, чтобы охарактеризовать вирусы и определить наилучший способ измерения вирусной нагрузки в сыворотке пациента, в то время как его коллеги работают над эффективностью сенсорной технологии. «Мы хотим проверить, способны ли сенсоры обнаруживать определённое количество вируса и как это будет связано с тем, как это может проявиться у пациентов», — говорит Рам. «Для этого этапа экспериментов нам необходимо провести валидацию на клеточных культурах с использованием различных количественных показателей вирусов. Знание того, сколько вирусных частиц он способен обнаружить, позволит нам двигаться дальше в оценке когорты пациентов».

По мере развития исследований доктор Рам видит потенциал будущего теста для значительного улучшения жизни пациентов во всём мире. «Эта технология принесёт немедленную пользу, если мы сможем продемонстрировать её эффективность в обнаружении нескольких вирусов», — уверен Рам.

Медицинский колледж UCF

Медицинский колледж UCF, основанный в 2006 году, стал одним из первых медицинских вузов США, созданных с нуля за последние десятилетия. UCF – это новый медицинский вуз, программа которого воплощает инновации, высокотехнологичные инструменты обучения и новаторский дух, позволяя молодым врачам и ученым получать образование по новым, более совершенным методикам, отвечающим требованиям XXI века.

Уникальность колледжа в национальном масштабе обусловлена ​​обширными программами бакалавриата и магистратуры в области биомедицины, реализуемыми Школой биомедицинских наук им. Бернетта, в которой представлено почти 3000 специальностей бакалавриата, что делает её третьей по популярности в UCF.

Исследователи: 

Доктор Чумбимуни-Торрес — профессор химического факультета Калифорнийского университета в Центральной Флориде (UCF). Она получила степени магистра и доктора наук в Университете Кампинас (Сан-Паулу, Бразилия). После окончания университета работала научным сотрудником в Университете Пердью и Калифорнийском университете в Сан-Диего. В это же время она работала в Институте биодизайна Университета штата Аризона. До прихода в UCF занимала должность научного сотрудника в Техасском университете в Сан-Антонио. Её научные интересы сосредоточены на понимании, характеристике и разработке химических сенсоров для биологических приложений, таких как анализ микроРНК, РНК и ДНК. Команда Чумбимуни-Торрес также занимается изучением взаимодействий на границе раздела биомолекул и наноматериалов.

Доктор Герасимова — сотрудник химического факультета UCF, где она руководит Лабораторией функции и диагностики нуклеиновых кислот. Она получила докторскую степень по биоорганической химии в Сибирском отделении Российской академии наук. Герасимова присоединилась к UCF в 2010 году в качестве постдокторанта и перешла на преподавательскую должность осенью 2016 года.

Доктор Рам — сотрудник кафедры медицины в Школе биомедицинских наук им. Бернетта при UCF. Его лаборатория изучает роль инфекций и заболеваний в модуляции сплайсинга, приводящего к дисфункциональному иммунному ответу. Рам получил докторскую степень по иммунологии в Университете Тафтса в 2016 году, затем четыре года проходил постдокторскую стажировку в Центре вирусологии и исследований вакцин при Медицинском центре Бет Исраэль Диаконисс и Гарвардской медицинской школе в Бостоне. Впоследствии он работал преподавателем медицины в Гарвардской медицинской школе, прежде чем присоединиться к UCF в 2023 году.

Источник: https://www.eurekalert.org/

Источник: https://agffoundation.org/

Источник: https://www.linkedin.com/

15.10.2025