Результаты диагностики, разработанной лабораторией биоинженера Райса Ребекки Ричардс-Кортум, считываются с бумажной полоски, напоминающей тест на беременность. Линии на полоске показывают, содержат ли образцы, взятые из стула пациента, генетическую ДНК паразита, вызывающего заболевание.
Исследование подробно описано в новой статье, опубликованной в журнале Analytical Chemistry Американского химического общества.«Диарейные заболевания являются ведущей причиной глобальной смертности и заболеваемости», — сказал Ричардс-Кортум, директор Института глобальных технологий здравоохранения Rice 360 ?:. «Паразиты, такие как криптоспоридиум, являются более частыми причинами продолжительной диареи. Текущие лабораторные тесты не чувствительны, требуют много времени и требуют нескольких дней, прежде чем будут получены результаты. Быстрый, доступный и точный тест на месте может значительно улучшить уход за больным. малообеспеченные группы населения, которые больше всего страдают от паразитов, вызывающих диарейные заболевания ".
А. Клинтон Уайт, директор отделения инфекционных заболеваний UTMB, попросил Ричардс-Кортум помочь разработать диагностический тест на паразита. «Я работаю с криптоспоридиумом более 20 лет, поэтому я хотел объединить ее опыт в диагностике с нашими клиническими интересами», — сказал он. «Недавние исследования, проведенные в Африке и Южной Азии людьми, использующими сложные методы, показывают, что этот организм является очень распространенной и недооцененной причиной диарейных заболеваний в странах с ограниченными ресурсами».По его словам, паразит распространен в Соединенных Штатах, но ежегодно диагностируется менее 5 процентов из примерно 750 000 случаев.
По его словам, в 1993 году от вспышки криптоспоридиума в системе водоснабжения в Большом Милуоки заболели 400 000 человек.Ведущий автор Захари Крэннелл, аспирант исследовательского центра Rice’s BioScience Research Collaborative, сказал, что болезнь, обычно передающаяся через питьевую воду, является причиной 20 процентов детских диарейных смертей в развивающихся странах. По его словам, криптоспоридиоз также представляет угрозу для людей с ВИЧ, чья иммунная система менее способна с ним бороться.
«В самом последнем глобальном исследовании бремени болезней диарейные заболевания являются причиной потери большего количества лет жизни с поправкой на инвалидность, чем любое другое инфекционное заболевание, а криптоспоридиоз является второй ведущей причиной диарейных заболеваний». — сказал Краннелл. "Любой, если его не лечить, может обезвожиться до смерти.«Есть много новых доказательств того, что даже в бессимптомных случаях или случаях, когда симптомы исчезли, наблюдается долгосрочный дефицит роста», — сказал он.Текущие специализированные тесты, которые зависят от микроскопического или флуоресцентного анализа образцов кала или полимеразных цепных реакций (ПЦР), которые усиливают ДНК патогенов, считаются непрактичными для развертывания в развивающихся странах из-за необходимости в дорогостоящем оборудовании и / или электричестве для его работы.Тест Райса основан на последних разработках в методике амплификации рекомбиназной полимеразы (RPA), которая дает результаты, аналогичные «золотому стандарту» ПЦР, но работает при комнатной температуре и температуре тела.
В экспериментах Райса образцы готовили с помощью коммерческого химического набора, который высвобождает всю ДНК и РНК в небольшом количестве тестируемого стула. По словам Краннелла, очищенные нуклеиновые кислоты затем объединяются с праймерами RPA и ферментами, настроенными для амплификации представляющего интерес патогена.«Если присутствует ДНК патогена, эти праймеры будут усиливать ее в миллиарды раз до уровня, который мы можем легко обнаружить», — сказал он.
Затем образец протекает по полосе обнаружения, что дает положительный или отрицательный результат.По его словам, ферменты RPA стабильны в сушеной форме и могут безопасно храниться на месте ухода без охлаждения в течение года.В то время как современные тесты могут выявить болезнь в образцах с тысячами патогенов, метод Райса обнаруживает присутствие очень небольшого количества паразитов — даже одного — в образце.
В своих экспериментах исследователи сообщили, что наличие или отсутствие заболевания было правильно идентифицировано у 27 из 28 инфицированных мышей и мышей контрольной группы, а также у всех 21 человека, чей стул был протестирован.Краннелл сказал, что этот метод требует небольшого оборудования, потому что ферменты, усиливающие ДНК, лучше всего работают при температуре тела или близкой к ней. «Вам не нужен термоциклер (используемый для ПЦР-анализа); вам не нужно внешнее нагревательное оборудование. Вы можете держать образец под мышкой или положить его в карман», — сказал он.
Цель исследовательской группы — разработать недорогую диагностику, которая может также проверить наличие нескольких других паразитов, в том числе лямблии, которые являются причиной другого кишечного заболевания. По словам Краннелла, исследователи работают над упаковкой компонентов для использования в условиях ограниченных ресурсов.