חוקרים ממכוני שנזן של טכנולוגיה מתקדמת (SIAT), האקדמיה הסינית למדעים, יחד עם משתפי פעולה מרובים, פיתחו פלטפורמת אבחון קומפקטית שיכולה להעריך הגנת נוגדנים מפני COVID-19 באמצעות מיקרוליטר בודד של דם אצבעות. המערכת ידועה בשם הקצה האופטופלואידי (TOI), מספקת מדידה מקיפה של פרופיל חיסוני הן קשירת נוגדנים והן עיכוב נגיפי-רק 40 דקות.
כאשר גרסאות SARS-COV-2 חדשות ממשיכות להופיע ולהיסטוריות חיסון או זיהום אינדיבידואליות, יש צורך דחוף בכלים נגישים שיכולים להעריך את ההגנה על החיסון במהירות ובמדויק. פלטפורמת ה- TOI מטפלת באתגר זה על ידי שילוב של סנס ביולוגי מיקרו -פלואידי וגילוי כימילומינסקנציה בפורמט נייד המתאים לשימוש קליני ושדה כאחד.
בבסיס הפלטפורמה נמצאים תגובות מיקרו-פלואידיות מיקרו-פלואידיות בעלות זיקה גבוהה המתממשקות ישירות עם קצות פיפטה סטנדרטיים. כורים אלה משויכים לתחנת הדמיה כימילומינצנטית ניידת, ויוצרים זרימת עבודה פשוטה אך חזקה. תכנון זה תומך בהערכה מהירה וכמותית של רמות קשירת IgG, קינטיקה מחייבת ויכולת עיכוב וירוסים-כל אלה באמצעות טיפה קטנה של דם קצות האצבעות, ללא צורך בציוד מעבדה מורכב או נפחי מדגם גדולים.
בהשוואה למבחנים מסורתיים כמו ELISA או בדיקות נטרול נגיף (VNTs), TOI מפחית משמעותית את זמן הבדיקה ואת דרישות התפעול. זה משיג רגישות לגילוי של כ- 0.1 ng/ml, משתרע על טווח דינמי של 3 עד 4.5 סדרי גודל, ומספק יחס אות לרעש העולה על 10,000. תכונות אלה מאפשרות ניתוח חיסון מדויק ברזולוציה גבוהה בנקודת הטיפול.
חידוש מרכזי במתודולוגיה הוא התפתחות של Rivia 2.0, בדיקת עיכוב חוץ -גופית מהירה המחקה נטרול נגיפי. מרכזי במקדמה זו הוא הנדסת החלבונים הרציונלית של טרימרים SARS-COV-2 SPIKE ECTODOMAIN (S-ECD), המותאמים באופן סינטטי עם תגי AVI-Biotin ספציפיים לאוריינטציה כדי להבטיח הצגת שטח עקבית ופונקציונאלית. בדיקות חלבון מהונדסות אלה, בשילוב קולטני ACE2-FC אנושיים, יוצרים ממשק קשירה מבוקר מאוד המאפשר מדידה מדויקת של נטרול פעילות הנוגדנים תוך 20 דקות בלבד. על ידי יישום עקרונות ביולוגיה סינתטית כדי לייעל את הבדיקות הללו, Rivia 2.0 משפרת משמעותית את המהירות, ההתרבות והדרגלות של בדיקות חיסון תפקודיות על פני מבחני נטרול קונבנציונליים.
המערכת קיבלה תוקף עם 135 דגימות מ -113 פרטים, כולל קבוצת משנה לאחר חצי שנה. התוצאות אישרו את יכולתו של TOI לאתר תגובות נוגדנים רחבים-ספקטרום ונוגדנים גבוהים, במיוחד בקרב אנשים עם משטרי חיסונים היברידיים. חשוב לציין כי החוקרים הציעו סף ריכוז IGG ראשוני (~ 20 ng/ml) הקשור להפחתת סיכון זיהום לטווח הקצר, מה שמדגיש את הפוטנציאל של TOI לניטור חיסוני חזוי.
מעבר ל- COVID-19, ניתן להתאים את הפלטפורמה למחלות זיהומיות אחרות כמו שפעת, דלקת כבד או איומים ויראליים עתידיים. דרישות הדגימה הנמוכות והעיצוב הנייד שלה הופכות אותו לקיים במיוחד לבדיקות מבוזרות במרפאות, בקהילות ובגדרות מוגבלות משאבים. היא גם מקיימת הבטחה לפיתוח נוגדנים טיפוליים ומחקרי יעילות חיסונים.
מחקר זה מדגים כיצד TOI מגשר על הפער בין אבחון מעבדה מתקדם ליישום בעולם האמיתי. על ידי שילוב של מהירות, רגישות והערכה חיסונית רב-ממדית בפורמט קומפקטי ביותר, TOI קובע אמת מידה חדשה לניהול מחלות זיהומיות בהתאמה אישית וניתנת להרחבה.
את המחקר הובל סיאט בשיתוף עם אוניברסיטת פקין, מעבדת צ'אנגינג, אוניברסיטת שנזן, המרכז הלאומי לחדשנות למכשירים רפואיים מתקדמים, סינו ביולוגית בע"מ, אוניברסיטת מישיגן והמכון לזואולוגיה, האקדמיה הסינית למדעים.
