צוות של מדעני אוניברסיטת צפון-מערבית המשתרע על תחומים פיתח טכנולוגיה חדשה העלולה להוביל ליצירת בדיקה מהירה של נקודת טיפול לזיהום ב- HIV בתחרות עם בדיקות HIV מבוססות מעבדה בשבריר מהזמן וללא צורך בהמתנה מלחיצה בזמן שתוצאות מעובדות או מאושרות במעבדה קלינית.
באופן מסורתי, הטכנולוגיה האבחנתית ב- HIV הסתמכה על איתור נוגדנים ספציפיים ל- HIV הנוצרים מספר שבועות לאחר ההדבקה. זה הגביל את השימוש שלהם בגילוי מוקדם, תוך סיבוך מאמצי טיפול בחולים ומניעת HIV. בדיקות חדשות יותר המגלים הן נוגדני HIV והן את האנטיגן P24 (סמן מוקדם יותר של זיהום ב- HIV) הם כיום תקן הזהב לאבחון, אך דורשים מעבדות קליניות להפעלת תוצאות, ותורמות לזמני עיבוד ארוכים יותר, עלויות גבוהות יותר והצורך בביקורים מרובים של מטופלים.
הטכנולוגיה המתוארת במחקר שפורסם היום (2 באפריל) בכתב העת חיישנים ביולוגיים וביו -אלקטרוניקה משתמש בפלטפורמה ננו -מכנית ובשלטים זעירים כדי לאתר אנטיגנים מרובים של HIV ברגישות גבוהה תוך דקות ספורות. השלטונים הסיליקונים הללו זולים וקלים לתוצרת המונית ויכולים להיות מצוידים בקלות בקריאה דיגיטלית. מובנה במכשיר המונע על ידי סולארי, ניתן היה לקחת טכנולוגיה זו לחלקים שקשה להגיע אליהם בעולם שבהם גילוי מוקדם נותר אתגר לספק התערבויות מהירות לאוכלוסיות פגיעות מבלי לחכות למעבדה.
אנו מקווים כי טכנולוגיה זו תוביל לפיתוח אבחון חדש לטיפול לטיפול ב- HIV כדי לשפר את בריאות המטופלים ולעזור להביא קץ למגיפה זו. "
ג'אד פ. הולטקיסט, וירולוג צפון-מערבי ומחבר משותף למחקר
לאחר שהוכיח את יעילותו בבדיקה הן בנגיף SARS-COV-2 הגורם ל- COVID-19, וכעת HIV, הצוות בטוח כי הביוסנסור ימשיך להוכיח כיעיל בעת בדיקה למחלות נוספות. היעד הפוטנציאלי הבא, לדבריהם, יכול להיות חצבת, זיהום נוסף הזקוק נואש להתערבויות נקודת טיפול כאשר מקרים עולים במצבים מרובים בארה"ב.
את הצוות הובל על ידי הסופרים המתאימים לשיתוף ויניאק דראוויד, מהנדס חומרים, הולטקיסט, וירולוג, וסופר משותף גג'נדרה שחואט, מומחה מיקרו וננו-ייצור במעבדה הדרווידית.
"כשפתחנו לראשונה את הטכנולוגיה MicrocantIlever לפני 20 שנה, הבנתי שהטכנולוגיה הזו כל כך רלוונטית", אמר דראוויד. "זהו כלי חזק מאוד התלוי בשלושה דברים בסיסיים: רגישות, זיקה וספציפיות נוגדנים אנטיגן. כאן נכנס HIV, מכיוון שה- HIV כל כך מזיק שהוא משתנה כך שאין נוגדן ייחודי. היינו צריכים להבין כיצד להתגבר על האתגר הזה."
החל מדגימות טהורות של האנטיגן P24, הצוות החל שכבות של נוגדנים על כל "אצבע" של המיקרו-קנטילבר המצופה הזהב כדי למדוד עד כמה P24 קשור מאוד לפני השטח, מה שיגרום לשלוחה לכופף כמות ניתנת למדידה וכימות.
לאחר הוכחת מושג זה הציג הצוות דגימות דם אנושיות, שהן מורכבות בהרבה מדגימות מטוהרות. החיישן המשיך להתכופף רק בדגימות בהן היה P24, והפגין ספציפיות גבוהה.
לבסוף, המדענים הוסיפו שני נוגדנים ל"אצבעות "שונות של המיקרו -קנטילבר כדי לכסות באופן נרחב יותר את כל תת -ה- HIV. אפילו בריכוזים נמוכים מאוד, הבדיקה הגיבה במדויק כאשר הוכנסו אנטיגנים ספציפיים ל- HIV.
"כדי להסביר את המגוון הגנטי של ה- HIV, פונקונליזציה של הבדיקה ל- HIV באמצעות נוגדנים חוצה תגוביים באופן רחב (ANT-152 ו- C65690M)", אמר שחואט. "זה איפשר גילוי מדויק על פני תת-סוגים מגוונים HIV-1, והבטיח אמינות במסגרות גלובליות."
כדי לייעל את האבחון ולאפשר טיפול רפואי מיידי, הצוות רואה את פיתוח בדיקת נקודת טיפול במקביל לאיתור HIV, הפטיטיס B ו- Hepatitis C אנטיגנים, תוך הכרה בשכיחות הגבוהה יותר של הפטיטיס בשיתוף עם אנשים שחיים עם HIV שיכולים להוביל לשכיחות של כבד אם לא נותרו.
דראוויד הוא פרופסור אברהם האריס למדע והנדסה של חומרים בבית הספר להנדסה מקורמיק וסניף סגל של מכון פאולה מ. טריננס לקיימות ואנרגיה. הוא גם המנהל המייסד של המרכז האטומי האטומי והננו -סופי (Nuance), כמו גם המשאב הניסיוני הננו -טכנולוגי הרך וההיברידי (SHYNE), ומשמש גם כמנהל השותף לתוכניות גלובליות במכון הבינלאומי לננו -טכנולוגיה.
Hultquist הוא עוזר פרופסור לרפואה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת נורת'ווסטרן פיינברג ומשמש כמנהל השותף של המרכז לגנומיקה פתוגנית ואבולוציה מיקרוביאלית במכון Hasy לבריאות הגלובלית. הוא מתמחה במחקר תרגומי של מחלות זיהומיות ואינטראקציות בין פתוגן מארח.
Shekhawat הוא פרופסור למחקר למדע והנדסה של חומרים במקורמיק, המחקר מיקרו -ייצור מוליכים למחצה, שילוב של חיישנים עם ביולוגיה סינתטית וביו -חומרים ואפיון ננומטוס.
המחקר נתמך על ידי פרס של המוסדות הלאומיים למרכז החוף השלישי הממומן על ידי הבריאות למחקר איידס (P30AI117943), כמו גם באמצעות מימון NIH למרכז המתחם האביזרי והרגולציה של HIV (U54 AI170792) ו- NIH מימון למחקר HIV (R01AI17659, R01778, R0177, R0177, R0177857, R01778578578, R01777857, R01777857, R01677, R01677777777777777777777777777777777, R01AI165236, R01AI150998, R21 AI174864 ו- R56AI174877).
