מחקר חדש מגלה כי טעם פשוט יכול יום אחד לומר לך אם יש לך שפעת, בזכות חיישן מהונדס כימית המשתמש בלשונך ככלי אבחון מובנה.
מחקר: חיישן ספציפי נוירמינידאז ויראלי לגילוי מבוסס טעם של שפעת. קרדיט תמונה: Corona Borealis Studio / Shutterstock.com
מחקר שפורסם לאחרונה בפורסם ב ACS Central Science בוחן את היעילות של חיישן מבוסס טעם חדשני לגילוי מוקדם של זיהום שפעת.
התפרצויות שפעת היסטוריות
שפעת היא זיהום נגיפי הגורם למחלות נשימה חריפות ואחראית לכ- 500,000 מקרי מוות מדי שנה. תת-סוגי נגיף הנפוצים הנפוצים עם שפעת כוללים שפעת A H1N1 ו- H3N2, כמו גם שושלות שפעת B כמו ויקטוריה וימאגאטה. ניתן לסווג עוד יותר תת -סוגים של שפעת, האחראים בעיקר להתפרצויות שפעת עונתיות בבני אדם, על בסיס נוכחות של אנזימי פני השטח נוירמינידאז והמלגלוטינין.
זיהומי שפעת ירדו באופן משמעותי מאז 2020 כתוצאה מאמצעי הגנה אישיים שאומצו במהלך מחלת Coronavirus 2019 (COVID-19) למפנדם למניעת תסמונת נשימה חריפה חריפה Coronavirus-2 (SARS-COV-2). למרות ירידה זו, שפעת עונתית ממשיכה להסתובב ברחבי העולם כדי לגרום למחלות קשה, אשפוז ומוות, במיוחד בקרב אוכלוסיות פגיעות.
בין 1918 ל -1920, השפעת הספרדית, שאחריה הושפעו מספר גלים ויראליים H1N1, השפיעה על 25% מהאוכלוסייה העולמית. במהלך מגיפת H1N1 בשנת 2009 דווח על מרבית מקרי המוות בקרב אנשים בני 65 ומטה, שהיה דפוס ייחודי בהשוואה להתפרצויות שפעת קודמות.
נגיפי שפעת מועברים דרך בעלי חיים וציפורים כאחד. בין 2022 ל 2024 דווח על זונוזים מעופות, פרות חלב ומקורות בעלי חיים לא ידועים בבריטניה, כאשר H5N1 זוהה כגרסה הדומיננטית.
כיצד מאבחנים שפעת?
במדינות רבות ברחבי העולם, המשאבים הפדרליים מוקצים באופן נרחב לקידום אבחון שפעת, טיפולים וחיסונים. בתוך ארצות הברית, האסטרטגיה הלאומית לתוכנית יישום שפעת מגיפה מתמקדת בעיקר בפיתוח מכשירי אבחון כדי להבחין בין אנשים הנגועים בנגיף השפעת לבין אלה הבריאים.
ניתוח תגובת שרשרת הפולימראז (PCR) הוא שיטה רגישה וספציפית ביותר המשמשת בדרך כלל לאבחון זיהום בשפעת. למרות התועלת שלה, ניסוי זה גוזל זמן והיישום הנרחב שלה מאתגר מבחינה לוגיסטית, במיוחד עבור מדינות בעלות הכנסה נמוכה, בגלל עלותה הגבוהה.
מרבית בדיקות השפעת הסרולוגיות יניבו תוצאות לא מדויקות עבור אנשים עם זיהומים אסימפטומטיים. לפיכך, יש צורך דחוף בשיפור אבחון המסוגל לאתר זיהום בשפעת, במיוחד בקרב חולים פרסימפטומטיים ועם זאת מדבקים.
על המחקר
חוקרי המחקר הנוכחי עיצבו שני חיישנים חדשים והעריכו את יעילותם באיתור השלבים המוקדמים של שפעת זיהום באמצעות טעם. ואילו חיישן ההתייחסות הלא -מתילציה תוכנן על ידי קישור תימול (O.-גליקוזידי) ללא שינוי נחומצה אצטיל -טבעית (NEU5AC), התימול היה O.-גליקוזידיות מקושרת ל -4,7-di-O.-מתיל-נחומצה אצטילנאורמינית בחיישן האחר.
בתוך חיישנים אלה, תימול נמצא במצב מוגן המונע את שחרורו אלא אם כן נחשף לנוירמינדאז הנגיפי, מה שמוביל למחשוף של הקשר הגליקוזידי שהמשתמש תופס כאות טעם. כדי להבטיח דיוק אבחוני, שני החיישנים נבדקו כנגד H1N1 נוירמינידאז ונוירמינידאז חיידקי מבודד מ- Microomonospora viridifaciens.
ממצאי לימוד
כדי להגדיר קלינית רמות נוירמינדאז, נאספו דגימות רוק מחולי שפעת חיוביים ל- PCR, הן בעונות שפעת 2017/2018 והן 2022/2023. פעילות נוירמינדאז לא הייתה שונה באופן משמעותי בין העונות.
רמות הנוירמינדאז בטווח של 5-10 mu/ml הוערכו בניתוחי חיישנים. תוצאות המבחנים הזמינים מסחרית המבוססים על עמוד השדרה הנוירמיני הלא -מתילתי במיקומים O4 ו- O7 היו דומים לאלה של חיישן ההתייחסות הלא -מתיל.
נוירמינדאז השפעת הרקומביננטית חבט ביעילות את החיישן הלא -מתילתי בעת שחרור התימול, ובכך שיקף את הספציפיות שלו. ממצאים אלה מדגימים כי צימוד α-glycosidic של חלק הכתב חיוני הן לזיהוי אנזימטי והן לייצור אותות.
שינוי כימי של נפיגום חומצה אצטיל -טבעית איפשר סלקציה סלקטיבית על ידי הנוירמינדאז הנגיפי מבלי להגיב לצורה החיידקית של אנזים זה. תצפיות אלה נמשכו, אפילו בריכוזי האנזים השווים לאלה שהתגלו ברוק של חולים חיוביים בשפעת.
המחקר הדגים עוד כי חיישן ה- α המותאם (מתילט) הגיב באופן סלקטיבי לנוירמינדאז נגיפי תוך 30 דקות, תוך שהוא נשאר יציב בנוכחות נוירמינידאז חיידקי וברוק אנושי לא מפואר.
עיצבנו ואופטימיזציה כימית של מולקולות מגיבות נוירמינידאז המשחררות כתב טעימה כאשר סגרו והדגמנו כי חיישנים אלה יכולים לאתר פעילות אנזים נגיפית ברוק המטופל ברמות רלוונטיות פיזיולוגית. "
בעוד שהמחקר הראה גילוי ספציפי לאנזים בדגימות רוק, הוא לא כלל in vivo בדיקות כדי לאשר כי אנשים יכולים לתפוס את אות הטעם בעצמם. המחברים מדגישים כי מחקרים עתידיים חייבים לאמת גילוי חושי זה במסגרות קליניות.
מסקנות
החוקרים פיתחו חיישן מבוסס טעם חדשני כדי לאתר זיהום בשפעת בשלב מוקדם, שיש לו פוטנציאל להבחין בין אנשים בריאים לבין אלו שהם אסימפטומטיים אך נגועים לאחרונה. עם זאת, הממצאים הנוכחיים מבוססים על ניתוחים ביוכימיים ומדגמי רוק ולא על בדיקה אנושית ישירה.
למרות תצפיות אלה, יש צורך במחקרים קליניים נוספים כדי לאמת את הרגישות של חיישן זה לפני השימוש הקליני שלו. אם תוקף, הגישה עשויה לספק שיטת סינון נגישה בעלות נמוכה לגילוי שפעת מהירה מהשפעת.
