Schnelle, Genaue Diagnose Der Tuberkulose Und Anderen Bakteriellen Infektionen Mit Portablen Gerät

Jul 15, 2019
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Schnelle, Genaue Diagnose Der Tuberkulose Und Anderen Bakteriellen Infektionen Mit Portablen Gerät

Ein handheld-Diagnose-Gerät, das Massachusetts General Hospital (MGH) die Ermittler zunächst entwickelt, um die diagnose Krebs wurde angepasst, um schnellen diagnose der Tuberkulose (TB) und andere wichtige infektiöse Bakterien. Zwei Papiere erscheinen in den Zeitschriften „Nature Communications“ Natur und Nanotechnologie beschreiben tragbaren Geräten zu kombinieren, die Mikrofluidik-Technologie mit der nuclear magnetic resonance (NMR), um nicht nur zu diagnostizieren, diese wichtigen Infektionen, sondern auch bestimmen, die Anwesenheit von Antibiotika-resistenten Bakterienstämmen.

„Schnell zu identifizieren den Erreger, die für eine Infektion und die Tests für das Vorhandensein von Resistenzen von entscheidender Bedeutung nicht nur für die Diagnose, sondern auch für die Entscheidung, welche Antibiotika, um einen Patienten zu geben,“ sagt Ralph Weissleder, MD, PhD, Leiter des MGH Zentrum für Systembiologie (CSB) und co-senior-Autor beider Papiere. „Diese beschriebenen Methoden, die uns erlauben, diese in zwei bis drei Stunden, eine Verbesserung gegenüber dem standard-Kultur-Praxis, die können so viel wie zwei Wochen auf eine Diagnose.“

Ermittler an der MGH CSB zuvor entwickelt tragbare Geräte zum aufspüren von Krebs-Biomarkern im Blut oder in sehr kleinen Gewebeproben. Target-Zellen oder Moleküle werden zunächst mit einem mit magnetischen Nanopartikeln, und die Probe wird dann übergeben, durch ein Mikro-NMR-system in der Lage die Detektion und Quantifizierung von Ebenen zum Ziel. Aber erste Bemühungen, das system anzupassen, um die bakterielle Diagnose hatte Probleme bei der Suche nach Antikörpern – der Erkennung-Methode verwendet, die in den früheren Studien -, dass würde genau erkennen, das bestimmte Bakterien. Anstatt das team eingeschaltet, um das anvisieren von spezifischen Nukleinsäure-Sequenzen.

Das beschriebene system in der Nature Communications, Papier, vor kurzem veröffentlicht, erkennt die DNA von Tuberkulose-Bakterien in kleinen sputum-Proben. Nach DNA-Extraktion aus der Probe, jedes der Ziel-Sequenz, die vorhanden ist, verstärkt wird, mit einem standard-Verfahren, dann gefangen von polymer-Perlen mit komplementären Nukleinsäure-Sequenzen und beschriftet mit magnetischen Nanopartikeln mit Sequenzen, binden an andere Teile der Ziel-DNA. Die Miniatur-NMR-Spule eingebaut in das Gerät – das ist in etwa die Größe einer standard-Labor – Folie erkennt TB bakterielle DNA in der Probe.

Tests von dem Gerät, auf Proben von Patienten bekannt, TB und gesunden Kontrollen identifiziert alle positiven Proben ohne falsch positive Ergebnisse in weniger als drei Stunden. Die vorhandenen diagnostischen Verfahren kann Wochen dauern, um Ergebnisse zu liefern und verpassen können bis zu 40 Prozent der infizierten Patienten. Die Ergebnisse waren sogar noch stärker infizierten Patienten, sowohl mit TB und HIV – wahrscheinlich, weil die Infektion mit beiden Erregern führt zu hohen Niveaus von TB-Bakterien – und spezielle Nukleinsäure-Sonden, entwickelt von dem Forschungsteam in der Lage waren zu unterscheiden, Behandlung-resistenten Bakterienstämmen.

Die Nature Nanotechnology Papier, ausgestellt online, beschreibt ein ähnliches system mit der ribosomalen RNA (rRNA) – bereits in als eine bakterielle biomarker – als Ziel für die Nanopartikel-Kennzeichnung. Die Ermittler entwickelten beide eine universal-Nukleinsäure-Sonde, die erkannt hat, dass die rRNA-region Häufig zu viele Bakterien-Arten und einer Reihe von Proben, die target-Sequenzen, die spezifisch auf 13 klinisch wichtigen Erregern, einschließlich Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli und methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA).

Das Gerät war sensibel genug, zu erkennen, so wenig wie ein oder zwei Bakterien in einer 10 ml Blutprobe und um genau zu schätzen, die bakterielle Belastung. Testen Sie das system auf Blut-Proben von Patienten mit bekannten Infektionen genau identifiziert die bestimmten bakteriellen Arten, die in weniger als zwei Stunden und auch festgestellt, zwei Arten, die noch nicht identifiziert wurden, die mit standard-Kultur-Techniken.

Während beide Systeme erfordern die weitere Entwicklung zu übernehmen, alle Schritte, die in geschlossenen, stand-alone-Geräte, wodurch das Risiko der Kontamination, Weissleder stellt fest, dass die geringe Größe und die einfache Verwendung dieser Geräte machen Sie ideal für den Einsatz in Entwicklungsländern. „Die magnetischen Wechselwirkungen, die pathogen-Erkennung basiert auf der sind sehr zuverlässig, unabhängig von der Qualität der Probe, d.h. umfassende Reinigung – und das wäre schwierig, in Ressource-begrenzten Einstellung ist nicht notwendig. Die Fähigkeit zur diagnose von TB in einer Angelegenheit von Stunden konnte damit die Untersuchung und Behandlung Entscheidungen in die gleiche Klinik besuchen, was kann entscheidend sein, um die Kontrolle der Ausbreitung der Tuberkulose in den Entwicklungsländern.“

Hakho Lee, PhD, der MGH-Zentrum für Systembiologie. co-senior-Autor der beiden Papiere, stellt fest, dass das system alsohave wichtige Anwendungen in den entwickelten Ländern. „Die Kapazität des Systems nicht nur zu erkennen, bakteriellen Spezies, aber auch zu differenzieren Faktoren wie Antibiotika-Resistenzen helfen ärzten Behandlung von Patienten mit dem ‚richtigen‘ Drogen aus der start, die auch hilft bei der Reduzierung der Entstehung von Therapie-resistenter Stämme. Die Tatsache, dass dieses Gerät erfordert nur einen winzigen Tropfen der Probe wird hilfreich sein, in Fällen, wenn das Proben schwer zu erhalten, wie die Behandlung von Kindern oder Senioren.“

Schnelle, Genaue Diagnose Der Tuberkulose Und Anderen Bakteriellen Infektionen Mit Portablen Gerät

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