COVID-19-ի՝ SARS-CoV-2 վիրուսով առաջացած հիվանդության արագ տարածումը ամբողջ աշխարհում հանրային առողջության ճգնաժամ է ստեղծել։ COVID-19-ի վաղ հայտնաբերումն ու մեկուսացումը առանցքային են հիվանդությունների փոխանցումը վերահսկելու և խոցելի բնակչությանը պաշտպանելու համար։ COVID-19-ի ախտորոշման ներկայիս ստանդարտը հակադարձ տրանսկրիպտազա-պոլիմերազային շղթայական ռեակցիան է (RT-PCR), որի ընթացքում վիրուսային գեները հայտնաբերվում են ուժեղացման բազմակի ցիկլեր անցնելուց հետո: Այնուամենայնիվ, այս տեխնիկան ժամանակատար է, ստեղծելով ախտորոշիչ կենտրոններում թեստավորման կուտակումներ և հանգեցնելով հետաձգված ախտորոշումների:
Biosensors and Bioelectronics-ում հրապարակված վերջին ուսումնասիրության մեջ Կորեայից և Չինաստանից հետազոտողները ներկայացրել են նոր նանոտեխնոլոգիայի վրա հիմնված հարթակ, որը կարող է կրճատել COVID-19 ախտորոշման համար անհրաժեշտ ժամանակը: Նրանց մակերեսով ուժեղացված Raman ցրման (SERS)-PCR հայտնաբերման հարթակը, որը պատրաստված է ոսկու նանոմասնիկների (AuNPs) միջոցով Au «nanodimple» սուբստրատների (AuNDSs) խոռոչներում, կարող է հայտնաբերել վիրուսային գեները ուժեղացման ընդամենը 8 ցիկլից հետո: Դա սովորական RT-PCR-ով պահանջվող թվի գրեթե մեկ երրորդն է:
«Սովորական RT-PCR-ն հիմնված է լյումինեսցենտային ազդանշանների հայտնաբերման վրա, ուստի SARS-CoV-3-ի հայտնաբերման համար պահանջվում է 4-2 ժամ: Այս արագությունը բավարար չէ՝ հաշվի առնելով, թե որքան արագ է տարածվում COVID-19-ը։ Մենք ուզում էինք միջոց գտնել այս ժամանակը գոնե կիսով չափ կրճատելու համար»,- ասում է պրոֆ. Ջեբում Չուն՝ բացատրելով ուսումնասիրության դրդապատճառը: Բարեբախտաբար, պատասխանը շատ հեռու չէր։ 2021 թվականին հրապարակված նախորդ ուսումնասիրության մեջ պրոֆ. Չուի թիմը մշակել էր հայտնաբերման նոր հարթակ, որտեղ բարձր զգայունության SERS ազդանշաններն արտադրվում են AuNP-ների կողմից, որոնք միատեսակ դասավորված են AuNDS-ների խոռոչներում՝ ԴՆԹ-ի հիբրիդացում կոչվող տեխնիկայի միջոցով: Այս նախորդ հայտնագործության հիման վրա պրոֆեսոր Չուն և նրա թիմը մշակել են նոր SERS-PCR հարթակը COVID-19 ախտորոշման համար:
Նոր մշակված SERS-PCR վերլուծությունն օգտագործում է SERS ազդանշանները՝ հայտնաբերելու «կամուրջ ԴՆԹ»-ն՝ ԴՆԹ-ի փոքր զոնդերը, որոնք դանդաղորեն քայքայվում են թիրախ վիրուսային գեների առկայության դեպքում: Հետևաբար, COVID-19-ի համար դրական հիվանդների նմուշներում կամրջի ԴՆԹ-ի կոնցենտրացիան (և հետևաբար SERS ազդանշանը) շարունակաբար նվազում է առաջադեմ ՊՇՌ ցիկլերի հետ։ Ի հակադրություն, երբ SARS-CoV-2-ը բացակայում է, SERS ազդանշանը մնում է անփոփոխ։
Թիմը փորձարկել է իրենց համակարգի արդյունավետությունը՝ օգտագործելով SARS-CoV-2-ի երկու ներկայացուցչական թիրախային մարկերներ, մասնավորապես՝ SARS-CoV-2-ի ծրարային սպիտակուցը (E) և ՌՆԹ-ից կախված ՌՆԹ պոլիմերազային (RdRp) գեները: Թեև RT-PCR-ի վրա հիմնված հայտնաբերման համար պահանջվում էր 25 ցիկլ, AuNDS-ի վրա հիմնված SERS-PCR պլատֆորմը պահանջում էր ընդամենը 8 ցիկլ՝ զգալիորեն նվազեցնելով փորձարկման տևողությունը: «Չնայած մեր արդյունքները նախնական են, դրանք ապահովում են SERS-PCR-ի՝ որպես ախտորոշման տեխնիկայի վավերականության հայեցակարգի կարևոր ապացույց: Մեր AuNDS-ի վրա հիմնված SERS-PCR տեխնիկան խոստումնալից նոր մոլեկուլային ախտորոշիչ հարթակ է, որը կարող է զգալիորեն կրճատել գեների հայտնաբերման համար պահանջվող ժամանակը` համեմատած սովորական RT-PCR տեխնիկայի հետ: Այս մոդելը կարող է ավելի ընդլայնվել՝ ներառելով ավտոմատ նմուշառիչ՝ հաջորդ սերնդի մոլեկուլային ախտորոշման համակարգ մշակելու համար», - բացատրում է պրոֆ. Չուն:
Իրոք, SERS-PCR-ն կարող է կարևոր գործիք լինել մեր զինանոցում COVID-19 համաճարակի դեմ: Այն կարող է նաև պարադիգմային փոփոխություն ստեղծել մոլեկուլային ախտորոշման ոլորտում՝ հեղափոխելով այն, թե ինչպես ենք մենք հայտնաբերում վարակիչ հիվանդությունները և հաղթահարում ապագա համաճարակները:
ԻՆՉ Է ՀԱՆԵԼ ԱՅՍ ՀՈԴՎԱԾԻՑ.
- In a recent study published in Biosensors and Bioelectronics, researchers from Korea and China have introduced a novel nanotechnology-based platform that can shorten the time required for COVID-19 diagnosis.
- Choo’s team had developed a novel detection platform in which high-sensitivity SERS signals are produced by AuNPs uniformly arranged in the cavities of AuNDSs through a technique called DNA hybridization.
- The current standard for COVID-19 diagnosis is reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR), a technique in which viral genes are detected after they undergo multiples cycles of amplification.
