Nowe urządzenie do szybkiej diagnostyki koronawirusa

Przenośne, szybkie i ultraczułe urządzenie do wykrywania SARS-CoV-2 powstaje w Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie. Pracami finansowanymi przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej z programu Inteligentny Rozwój kieruje dr hab. Agnieszka Michota-Kamińska, prof. IChF PAN.

Nowe urządzenie diagnostyczne pozwoli na identyfikację koronawirusa SARS-CoV-2 w ciągu zaledwie kilku minut w wymazach z nosogardzieli lub próbkach krwi pobranych od pacjentów. Test będzie bardzo wiarygodny, bo zapewni czułość na poziomie 98%. Co więcej, urządzenie będzie tak niewielkich rozmiarów, że będzie sprzętem przenośnym, możliwym do zastosowania w gabinetach lekarskich czy bezpośrednio przy łóżkach pacjentów.

Naukowcy wykorzystują „odcisk palca” koronawirusa

W odróżnieniu od obecnych już na rynku testów diagnostycznych, które opierają się na wykrywaniu albo materiału genetycznego, czyli RNA koronawirusa (testy genetyczne, molekularne, wykonywane metodą PCR), albo antygentów, czyli konkretnych białek SARS-CoV-2 (testy antygenowe), czy przeciwciał (testy immunologiczne, wykonywane metodą ELISA) nowe urządzenie diagnostyczne będzie wykrywać koronawirusa, wykorzystując jego widmo ramanowskie.

– Każda molekuła ma swoje charakterystyczne widmo ramanowskie, jest to jej tzw. odcisk palca, który pozwala na jej identyfikację z ogromną czułością i selektywnością. Właśnie technikę powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii Ramana (SERS) chcemy wykorzystać w naszym urządzeniu. Zakładamy, że w ciągu pół roku opracujemy niewielki spektrometr wyposażony w specjalne oprogramowanie, który umożliwi wykrywanie koronawirusa w materiale z wymazu z gardła lub w krwi pacjenta, w ciągu zaledwie 5-10 minut, z czułością porównywalną do testów genetycznych – mówi dr hab. Agnieszka Michota-Kamińska, prof. IChF PAN.

Aby to osiągnąć, naukowcy muszą opracować widmo ramanowskie koronawirusa, wzmocnić je za pomocą odpowiednich struktur plazmonicznych, a następnie, wykorzystując technologię machine learning, nauczyć komputer rozpoznawania tego widma.

– Żeby stworzyć program komputerowy prawidłowo przyporządkowujący widma z próbki pochodzącej od pacjenta do odpowiedniego widma z bazy danych (lub informujący, że takiego przyporządkowania nie ma), konieczne jest zgromadzenie setek próbek referencyjnych i przeprowadzenie tysięcy pomiarów. Nasze próbki referencyjne uzyskujemy dzięki współpracy z prof. Maciejem Borowcem z Zakładu Genetyki Klinicznej Uniwersytetu Medycznego w Łodzi. Dzięki temu mamy możliwość standaryzacji naszej metody, jej optymalizacji oraz weryfikacji z innymi technikami identyfikacji wirusa SARS-CoV-2 – podkreśla dr hab. Michota-Kamińska, prof. IChF PAN.

Połączenie dwóch metod diagnostyki

W ramach tej kooperacji naukowcy planują również połączenie dwóch metod wykrywania koronawirusa i opracowanie testu SERS-ELISA, w którym jednocześnie będzie identyfikowane widmo ramanowskie wirusa, jak i przeciwciała przeciwko niemu wytwarzane przez organizm człowieka. – To pozwoli jeszcze bardziej zwiększyć czułość i selektywność nowej metody diagnostycznej – zaznacza dr hab. Agnieszka Michota-Kamińska, prof. IChF PAN.

Ogromne zalety nowego urządzenia, czyli wysoka czułość detekcji oraz zaledwie kilkuminutowy czas analizy, sprzyjają jego szybkiej komercjalizacji. Już teraz prowadzone są rozmowy z kilkoma firmami, zajmującymi się produkcją małych, przenośnych spektrometrów, zarówno z Europy, jak i USA, na temat współpracy przy wprowadzaniu aparatu na rynek

Na badania związane z nowym aparatem dr hab. Agnieszka Michota-Kamińska, prof. IChF PAN otrzymała dodatkowe środki w wysokości ponad 747 tys. zł, przyznane w wyniku tematycznego konkursu na finansowanie nowych zadań badawczych związanych z pandemią COVID-19, który przeprowadziła Fundacja na rzecz Nauki Polskiej.

– Ryzyko zakażenia koronawirusem w gabinecie stomatologicznym jest bardzo małe. Gabinet jest takim miejscem, gdzie procedury dezynfekcji są na bardzo wysokim poziomie. Lekarze dentyści są przecież w swojej pracy od zawsze narażeni na szereg różnych zagrożeń – mówią nasi eksperci, lekarz dentysta dr n. med. Łukasz Zadrożny oraz wirusolog, dr hab. n. med. Tomasz Dzieciątkowski. – Pamiętajmy też, że koronawirus nie jest pancerny – podkreśla dr Dzieciątkowski.

Źródło: https://www.fnp.org.pl/