Исследователи представят свою работу сегодня на 252-м Национальном собрании и выставке Американского химического общества (ACS).
По данным Всемирной организации здравоохранения, во всем мире почти 10 миллионов человек заболевают туберкулезом и почти 2 миллиона умирают от этой болезни каждый год. Наиболее пострадавшие регионы — Юго-Восточная Азия и Африка.
В более богатых странах пациента с подозрением на туберкулез можно обследовать с помощью рентгена грудной клетки. Или образец мокроты или слюны пациента можно отправить в лабораторию для тестирования с помощью таких методов, как полимеразная цепная реакция (ПЦР).
Но в развивающихся странах с ограниченными ресурсами и непостоянным доступом к электричеству пациентов часто проверяют на туберкулез с помощью теста Циля-Нильсена (ZN), который был разработан в 1880-х годах.
Техники, использующие эту 11-шаговую процедуру, помещают образец слюны на предметное стекло микроскопа, затем окрашивают его и промывают несколько раз. Процесс занимает несколько часов.
Хуже того, «тест ZN не очень чувствителен. Он пропускает некоторые случаи туберкулеза и дает много ложных срабатываний », — говорит Кэролайн Р. Бертоцци, доктор философии.D.
Эти ограничения побудили Бертоцци и ее команду из Стэнфордского университета разработать новый тест.
Но это не было первоначальной целью исследователей, когда они начали изучать туберкулез 16 лет назад. В то время они исследовали молекулы, известные как гликолипиды, в клеточных стенках бактерий, вызывающих болезнь. Каждый гликолипид состоит из сахарной трегалозы, связанной с липидом или жиром.
Исследователи обнаружили, что если они предоставят бактериям слегка модифицированные формы трегалозы, микробы будут метаболизировать молекулы сахара и интегрировать их в свои гликолипиды.
Другие исследователи показали, что бактерии могут принимать формы трегалозы, в которых каждый сахар присоединен к молекуле флуоресцентного красителя. Клетка, которая собирает эти сахара, светится зеленым. «Мы думали, что можем использовать это для обнаружения бактерий в образцах мокроты», — говорит Бертоцци. К сожалению, краситель других исследователей также прилипает к другим компонентам слюны, что затрудняет различение бактерий.
Команда Бертоцци решила эту проблему, добавив трегалозу к «сольватохромному» красителю, который не светится, пока не войдет в клеточные стенки. В результате нет фонового свечения. Кроме того, процесс не может быть проще: техник берет образец мокроты, брызгает на него немного смеси красителей, а затем через час смотрит на него под микроскопом, чтобы увидеть, не светится ли что-нибудь.
Более того, только живые бактериальные клетки могут метаболизировать молекулы трегалозы / красителя.
Однако красители в тесте ZN маркируют как живые, так и мертвые клетки. Это означает, что традиционный тест не может определить, уменьшается ли количество живых клеток, поэтому его нельзя использовать, чтобы определить, работает ли лечение пациента. Поскольку многие штаммы бактерий туберкулеза теперь устойчивы к стандартным методам лечения, «если лекарства не работают, вы хотите как можно быстрее переключить пациента на следующий курс лечения, чтобы не способствовать развитию лекарственной устойчивости», — объясняет Бертоцци.
В настоящее время группа работает с коллегой из Южной Африки, чтобы увидеть, как новый тест работает в реальных условиях. Тем временем команда Бертоцци изучает другие флуоресцентные красители, которые могли бы работать даже лучше в тесте на туберкулез.
Они также используют свою нынешнюю молекулу трегалозы / красителя для изучения молекулярной структуры и физических свойств клеточной стенки бактерий туберкулеза. Эти знания могут пролить свет на механизм устойчивости бактерий к лекарствам, а также на потенциальные новые способы уничтожения клеток.