การทดสอบไวรัสทางเดินหายใจทั่วไปที่มีความแม่นยำสูงใช้ DNA เป็น 'เหยื่อ'

การทดสอบนี้ใช้ DNA 'นาโนเบต' เพื่อตรวจหาไวรัสทางเดินหายใจที่พบบ่อยที่สุด ซึ่งรวมถึงไข้หวัดใหญ่ ไวรัสไรโน ไวรัส RSV และ COVID-19 ในเวลาเดียวกัน ในการเปรียบเทียบ การทดสอบ PCR (ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลิเมอเรส) ในขณะที่มีความเฉพาะเจาะจงสูงและแม่นยำสูง สามารถทดสอบไวรัสได้ครั้งละหนึ่งตัวเท่านั้น และใช้เวลาหลายชั่วโมงในการส่งกลับผลลัพธ์ แม้ว่าไวรัสทางเดินหายใจทั่วไปหลายชนิดจะมีอาการคล้ายคลึงกัน แต่ก็ต้องได้รับการรักษาที่แตกต่างกัน ด้วยการทดสอบไวรัสหลายตัวพร้อมกัน นักวิจัยกล่าวว่าการทดสอบของพวกเขาจะช่วยให้ผู้ป่วยได้รับการรักษาที่ถูกต้องอย่างรวดเร็ว และยังช่วยลดการใช้ยาปฏิชีวนะอย่างไม่มีเหตุผลอีกด้วย นอกจากนี้ยังสามารถใช้การทดสอบในสภาพแวดล้อมใดก็ได้ และสามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างง่ายดายเพื่อตรวจหาแบคทีเรียและไวรัสต่างๆ รวมถึงสายพันธุ์ใหม่ที่เป็นไปได้ของ SARS-CoV-2 ซึ่งเป็นไวรัสที่ทำให้เกิด COVID-19 ผลลัพธ์ได้รับการรายงานในวารสารNature Nanotechnology ฤดูหนาว ไข้หวัดใหญ่ และ RSV มาถึงซีกโลกเหนือแล้ว บุคลากรทางการแพทย์ต้องตัดสินใจอย่างรวดเร็วเกี่ยวกับการรักษาเมื่อผู้ป่วยปรากฏตัวในโรงพยาบาลหรือคลินิกของตน Filip Bošković จาก Cambridge's Cavendish Laboratory ซึ่งเป็นผู้เขียนคนแรกของหนังสือพิมพ์กล่าวว่า "ไวรัสทางเดินหายใจหลายชนิดมีอาการคล้ายกัน แต่ต้องการการรักษาที่แตกต่างกัน เราต้องการดูว่าเราสามารถค้นหาไวรัสหลายตัวพร้อมกันได้หรือไม่" "จากข้อมูลขององค์การอนามัยโลก ไวรัสในระบบทางเดินหายใจเป็นสาเหตุของการเสียชีวิตของเด็กอายุต่ำกว่า 5 ขวบถึง 20% หากคุณสามารถตรวจหาไวรัสหลายตัวได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ ความแตกต่าง." สำหรับBošković การวิจัยยังเป็นเรื่องส่วนตัว: ในวัยเด็ก เขาอยู่ในโรงพยาบาลเป็นเวลาเกือบหนึ่งเดือนด้วยอาการไข้สูง แพทย์ไม่สามารถหาสาเหตุของอาการป่วยของเขาได้จนกว่าจะมีเครื่อง PCR "การวินิจฉัยที่ดีคือกุญแจสู่การรักษาที่ดี" Bošković ซึ่งเป็นนักศึกษาระดับปริญญาเอกที่ St John's College, Cambridge กล่าว "ผู้คนมาที่โรงพยาบาลเพื่อต้องการการรักษา และพวกเขาอาจมีไวรัสหลายตัว แต่ถ้าคุณไม่สามารถแยกแยะระหว่างไวรัสต่างๆ ดีเอ็นเอ ได้ ก็มีความเสี่ยงที่ผู้ป่วยอาจได้รับการรักษาที่ไม่ถูกต้อง" การทดสอบ PCR มีประสิทธิภาพ ละเอียดอ่อน และแม่นยำ แต่จำเป็นต้องคัดลอกชิ้นส่วนของจีโนมหลายล้านครั้ง ซึ่งใช้เวลาหลายชั่วโมง นักวิจัยของเคมบริดจ์ต้องการพัฒนาการทดสอบที่ใช้ RNA เพื่อตรวจหาไวรัสโดยตรง โดยไม่จำเป็นต้องคัดลอกจีโนม แต่มีความไวสูงพอที่จะเป็นประโยชน์ในสถานพยาบาล "สำหรับผู้ป่วย เราทราบดีว่าการวินิจฉัยอย่างรวดเร็วช่วยปรับปรุงผลการรักษา ดังนั้นการตรวจพบเชื้อได้อย่างรวดเร็วสามารถช่วยชีวิตพวกเขาได้" ศาสตราจารย์สตีเฟน เบเกอร์ ผู้เขียนร่วมจาก Cambridge Institute of Therapeutic Immunology and Infectious Disease กล่าว "สำหรับบุคลากรทางการแพทย์ การทดสอบดังกล่าวสามารถใช้ได้ทุกที่ ในสหราชอาณาจักรหรือในพื้นที่ที่มีรายได้น้อยหรือปานกลาง ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าผู้ป่วยจะได้รับการรักษาที่ถูกต้องอย่างรวดเร็ว และลดการใช้ยาปฏิชีวนะที่ไม่ได้รับการรับรอง" นักวิจัยได้ทำการทดสอบโครงสร้างที่สร้างขึ้นจาก DNA สองเส้นที่มีสายเดี่ยวยื่นออกมา เส้นเดี่ยวเหล่านี้คือ 'เหยื่อ': พวกมันถูกตั้งโปรแกรมให้ 'ตกปลา' สำหรับภูมิภาคเฉพาะใน RNA ของไวรัสเป้าหมาย เหยื่อนาโนจะถูกส่งผ่านรูเล็กๆ ที่เรียกว่ารูพรุนนาโน การตรวจจับ Nanopore เปรียบเสมือนเครื่องอ่านเทปที่แปลงโครงสร้างโมเลกุลเป็นข้อมูลดิจิทัลในเสี้ยววินาที โครงสร้างของเหยื่อนาโนแต่ละตัวจะเผยให้เห็นไวรัสเป้าหมายหรือตัวแปรของมัน นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าการทดสอบสามารถตั้งโปรแกรมใหม่ได้อย่างง่ายดายเพื่อแยกแยะระหว่างสายพันธุ์ของไวรัส รวมถึงสายพันธุ์ของไวรัสที่ทำให้เกิด COVID-19 วิธีการนี้ช่วยให้มีความจำเพาะเกือบ 100% เนื่องจากความแม่นยำของโครงสร้างนาโนเบตที่ตั้งโปรแกรมได้ "งานนี้ใช้เทคโนโลยีใหม่อย่างหรูหราเพื่อแก้ไขข้อจำกัดหลายอย่างในปัจจุบันในคราวเดียว" เบเกอร์กล่าว "สิ่งหนึ่งที่เราประสบปัญหามากที่สุดคือการระบุสิ่งมีชีวิตที่ทำให้เกิดการติดเชื้ออย่างรวดเร็วและแม่นยำ เทคโนโลยีนี้เป็นตัวเปลี่ยนเกมที่มีศักยภาพ แพลตฟอร์มการวินิจฉัยที่รวดเร็วและต้นทุนต่ำที่ง่ายและสามารถใช้ได้ทุกที่กับตัวอย่างใดก็ได้ " Cambridge Enterprise ซึ่งเป็นหน่วยงานเชิงพาณิชย์ของมหาวิทยาลัยได้ยื่นจดสิทธิบัตรเทคโนโลยีดังกล่าว และศาสตราจารย์ Ulrich Keyser ผู้เขียนร่วมได้ร่วมก่อตั้งบริษัท Cambridge Nucleomics ซึ่งมุ่งเน้นการตรวจจับ RNA ด้วยความแม่นยำของโมเลกุลเดี่ยว "Nanobait อาศัยเทคโนโลยีนาโนของ DNA และจะทำให้เกิดการใช้งานที่น่าตื่นเต้นอีกมากมายในอนาคต" คีย์เซอร์ ซึ่งประจำอยู่ที่ Cavendish Laboratory กล่าว "สำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์และการเปิดตัวสู่สาธารณะ เราจะต้องเปลี่ยนแพลตฟอร์มนาโนพอร์ของเราให้เป็นอุปกรณ์พกพา" "การรวมตัวของนักวิจัยจากการแพทย์ ฟิสิกส์ วิศวกรรม และเคมี ช่วยให้เราคิดวิธีแก้ปัญหาที่ยากได้อย่างแท้จริง" Bošković ผู้ได้รับรางวัลปริญญาเอกปี 2022 จาก Cambridge Society for Applied Research สำหรับงานนี้กล่าว