طعمه‌ای بسیار ریز برای به دام انداختن ویروس‌ها

عفونت‌های دستگاه تنفسی به‌عنوان یکی از مهم ترین دلایل مرگ در سراسر جهان شناخته شده است. چندین عفونت ویروسی علائم مشابهی را نشان می‌دهد و تمایز بالینی بین آنها چالش برانگیز است. با این حال، تشخیص درست این عفونت‌ها برای ارائه بهترین درمان برای بیماران بسیار مهم است.به تازگی، محققان دانشگاه کمبریج بر توسعه یک روش نوآورانه بر اساس نانوساختارهای DNA تمرکز کردند که می‌تواند همزمان ویروس‌های تنفسی و انواع آنها را در کمتر از یک ساعت تشخیص دهد.

حدود ۶۵ درصد از عفونت‌های ویروسی به‌طور نادرست به‌عنوان ذات‌الریه تشخیص داده می‌شوند و تقریباً ۹۵ درصد از بیماران تشخیص داده شده از درمان‌های ضدمیکروبی غیر ضروری استفاده می‌کنند. کرونا نیز مزید بر علت شده تا دانشمندان به دنبال روشی دقیق‌تر برای شناسایی این نوع عفونت‌ها باشند.

با توجه به جهش ژنومی، ظهور مداوم انواع SARS-COV-۲ با وجود در دسترس بودن واکسن‌های کرونا، همه‌گیر را طولانی‌تر کرده است. این ویروس به دلیل فقدان اقدامات تشخیصی سریع، میلیون‌ها نفر را آلوده کرده است.
دکتر استفان بیکر از انستیتوی ایمونولوژی درمانی کمبریج و بیماری عفونی که در این پروژه نیز همکاری کرده است، توضیح داد: ما برای بیماران می‌دانیم که تشخیص سریع نتیجه درمان را بهبود می‌بخشد، بنابراین تشخیص سریع عامل عفونی می‌تواند به سرعت جان بیمار را نجات دهد.

برخی از روش‌های مورد استفاده برای شناسایی انواع ویروسی شامل واکنش زنجیره‌ای رونویسی و رونویسی کمی معکوس (qRT-PCR) و به دنبال آن توالی‌یابی مولکولی است. اگرچه روش‌های تشخیصی مبتنی بر واکنش زنجیره‌ای پلیمر از پی سی آر (PCR) معمولاً برای شناسایی اسیدهای نوکلئیک از نمونه‌های زیستی پیچیده استفاده می‌شود، اما محدود دارند. بنابراین، نیاز فوری به یک روش تشخیصی جدید برای تشخیص ویروس‌ها و همچنین انواع آنان در کاهش حجم نمونه وجود دارد.

به تازگی، روش‌های مبتنی بر فناوری نانو، مانند حسگری نانوحفره‌ای، برای تشخیص ویروس استفاده شده است. این روش می‌تواند بین چندین گونه اسید نوکلئیک بر اساس نانوساختار DNA منحصر به فرد مهندسی شده تمایز قائل شود. این نانوساختارهای DNA ظرفیت زیست حسگری چند برابری را دارند.

دانشمندان با هدف غلبه بر محدودیت‌های تشخیصی فوق از یک رویکرد مبتنی بر فناوری نانو استفاده کردند. این روش مبتنی بر یک نانوطعمه دی ان ای است که می‌تواند همزمان ویروس‌های تنفسی و انواع آنها را تشخیص دهد.

روش تشخیص بر اساس به دست آوردن نمونه‌های سواب از بیماران به دنبال آن استخراج اسید نوکلئیک و برش RNase H قابل برنامه‌ریزی RNA ویروسی است. در این روش، اهداف RNA بیشتر از طریق الیگونوکلئوتیدها، یک دی ان ای تک رشته‌ای انتخاب می‌شوند که می‌تواند به یک منطقه خاص ژنوم ویروسی متصل شود. پس از آن، RNase H برای هضم دنباله RNA در RNA: DNA هیبریدهای DNA استفاده شده و RNA هدف میانی را آزاد می‌کند که با استفاده از اتصال خاص توالی به نانوطعمه مشخص می‌شود.

نانوطعمه دی ان ای مهندسی شده ژنتیکی حاوی پنج سایت اتصال است که می‌تواند به اهداف آر ان ای RNA متصل شود. این نانوطعمه با یک داربست دی ان ای تک رشته‌ای وچند الیگونوکلئوتید مونتاژ می‌شود. یک انتهای این ساختار حاوی منطقه حسگری است.

یک حسگر دی ان ان نانوحفره‌ای می‌تواند این نانوطعمه را بر اساس جابجایی ولتاژ آن تشخیص می‌دهد. نانوطعمه با بار منفی، از طریق یک دهانه باریک، به سمت یک الکترود با بار مثبت در یک محلول الکترولیت حرکت می‌کند و باعث تغییر در جریان می‌شود که این تغییر به صورت یک امضا برای شناسایی هدف قابل استفاده است.براساس گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، این ابزار تازه توسعه یافته می‌تواند به شناسایی ویروس‌های تنفسی متعدد، مانند ویروس همگام‌سازی تنفسی (RSV)، SARS-COV-۲، Parainfluenza، A کمک کند.