Исследовательская группа из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) разработала инновационный метод диагностики бактериальных инфекций, способный изменить подход к лечению опасных заболеваний. Профессора Хаджун Ким, Тэджун Квон и Джу Хун Канг из Департамента биомедицинской инженерии создали технологию, позволяющую идентифицировать патогены с беспрецедентной скоростью и точностью. Результаты их работы опубликованы в авторитетном научном журнале Biosensors and Bioelectronics.
В основе новой диагностической технологии лежит использование пептидных нуклеиновых кислот (PNA) в качестве зондов в сочетании с методом флуоресцентной гибридизации in situ (FISH). Принцип работы заключается в обнаружении флуоресцентных сигналов, возникающих при связывании молекул-зондов со специфическими генетическими последовательностями бактерий. Ключевой особенностью подхода является одновременное применение двух молекул PNA, разработанных на основе анализа геномных последовательностей более 20 000 видов бактерий.
Новый метод демонстрирует впечатляющие результаты: идентификация патогенов происходит всего за три часа с точностью, приближающейся к 100%. Это значительно превосходит традиционные методы бактериального культивирования и ПЦР-анализа как по скорости, так и по точности. Использование PNA вместо ДНК-зондов обеспечивает ряд преимуществ: более высокую чувствительность к несоответствиям последовательностей, лучшее проникновение через клеточные стенки бактерий и сниженное перекрестное взаимодействие при использовании двух молекул PNA одновременно.
В ходе тестирования технология успешно идентифицировала семь видов бактерий, включая Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aureus. Точность определения составила более 99% для всех видов, за исключением S. aureus, для которого показатель достиг 96,3%. Особенно впечатляющие результаты были получены при тестировании смешанных образцов: при одновременном присутствии Enterococcus и E. coli оба патогена были определены с точностью более 99%.
Научный принцип, лежащий в основе технологии, базируется на явлении Фёрстеровского резонансного переноса энергии (FRET). Этот механизм обеспечивает передачу энергии между двумя молекулами PNA, находящимися в непосредственной близости друг от друга, что позволяет достичь высокой специфичности и чувствительности метода.
Потенциальные области применения новой технологии включают диагностику инфекций, требующих немедленного назначения антибиотиков, таких как сепсис, инфекции мочевыводящих путей и пневмония. Быстрая и точная идентификация патогенов может существенно снизить использование антибиотиков широкого спектра действия, что является важным шагом в борьбе с растущей антибиотикорезистентностью.
Исследовательская группа планирует продолжить работу над технологией, проведя дополнительные эксперименты с использованием образцов крови реальных пациентов. Ученые также намерены исследовать возможности клинического применения своей разработки, что может привести к значительному улучшению диагностики и лечения бактериальных инфекций в ближайшем будущем.
Изображение носит иллюстративный характер
В основе новой диагностической технологии лежит использование пептидных нуклеиновых кислот (PNA) в качестве зондов в сочетании с методом флуоресцентной гибридизации in situ (FISH). Принцип работы заключается в обнаружении флуоресцентных сигналов, возникающих при связывании молекул-зондов со специфическими генетическими последовательностями бактерий. Ключевой особенностью подхода является одновременное применение двух молекул PNA, разработанных на основе анализа геномных последовательностей более 20 000 видов бактерий.
Новый метод демонстрирует впечатляющие результаты: идентификация патогенов происходит всего за три часа с точностью, приближающейся к 100%. Это значительно превосходит традиционные методы бактериального культивирования и ПЦР-анализа как по скорости, так и по точности. Использование PNA вместо ДНК-зондов обеспечивает ряд преимуществ: более высокую чувствительность к несоответствиям последовательностей, лучшее проникновение через клеточные стенки бактерий и сниженное перекрестное взаимодействие при использовании двух молекул PNA одновременно.
В ходе тестирования технология успешно идентифицировала семь видов бактерий, включая Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aureus. Точность определения составила более 99% для всех видов, за исключением S. aureus, для которого показатель достиг 96,3%. Особенно впечатляющие результаты были получены при тестировании смешанных образцов: при одновременном присутствии Enterococcus и E. coli оба патогена были определены с точностью более 99%.
Научный принцип, лежащий в основе технологии, базируется на явлении Фёрстеровского резонансного переноса энергии (FRET). Этот механизм обеспечивает передачу энергии между двумя молекулами PNA, находящимися в непосредственной близости друг от друга, что позволяет достичь высокой специфичности и чувствительности метода.
Потенциальные области применения новой технологии включают диагностику инфекций, требующих немедленного назначения антибиотиков, таких как сепсис, инфекции мочевыводящих путей и пневмония. Быстрая и точная идентификация патогенов может существенно снизить использование антибиотиков широкого спектра действия, что является важным шагом в борьбе с растущей антибиотикорезистентностью.
Исследовательская группа планирует продолжить работу над технологией, проведя дополнительные эксперименты с использованием образцов крови реальных пациентов. Ученые также намерены исследовать возможности клинического применения своей разработки, что может привести к значительному улучшению диагностики и лечения бактериальных инфекций в ближайшем будущем.
