W Narodowym Instytucie Zdrowia Publicznego – Państwowym Zakładzie Higieny kończą się badania nad szybszym i bardziej precyzyjnym wykrywaniem groźnych drobnoustrojów. Projektem realizowanym w ramach NCN o nazwie „Elektrochemiczne sensory z warstwą receptorową DNA do wykrywania sekwencji markerowych wysoce patogennych bakterii” kieruje dr hab. Aleksandra Anna Zasada.
Naukowcy szukają sposobu na wykrywanie markerów genetycznych wysoce niebezpiecznych bakterii, takich jak laseczka wąglika, pałeczka tularemii czy dżumy, które będą wykrywane w różnego typu materiałach – od klinicznego po materiał środowiskowy (woda, a także próbki pochodzące od zwierząt). Będzie to możliwe dzięki biosensorom elektrochemicznym, które zapewnią zwiększenie szybkości, czułości i specyfiki takiego wykrywania.
Jednym z problemów dotyczących wymienionych drobnoustrojów jest genetyczne podobieństwo do innych blisko spokrewnionych bakterii, które nie są aż tak niebezpieczne, a występują powszechnie w środowisku.
Dlatego w tym przypadku może pojawić się kłopot w postaci fałszywych wyników wykrycia patogenów. Osoby zajmujące się tą kwestią często na taką sytuację natrafiają. Uzyskuje się fałszywie dodatnie wyniki ze względu na obecność drobnoustrojów środowiskowych.
– Chcemy stworzyć bardzo specyficzny test, który będzie wykrywał swoiście te drobnoustroje, w sposób, który nie doprowadzi do reakcji krzyżowych, a jednocześnie zapewni szybkie wyniki oraz działanie w terenie– wyjaśnia kierownik projektu, dr hab. Aleksandra Anna Zasada.
Co ważne, metoda pozwoli także wykrywać niebezpieczne patogeny nie tylko w próbkach pochodzących od człowieka, ale również w odzwierzęcych i pochodzących ze środowiska. W przypadku próbek środowiskowych, patogeny tam zawarte mogą się również później znaleźć w żywności bądź w wodzie. Dzięki prowadzonym badaniom istnieje szansa na szybkie wykrycie niebezpiecznych drobnoustrojów pochodzących z tych źródeł.
W ramach projektu dr hab. Aleksandra Anna Zasada wraz z zespołem stara się stworzyć system, który będzie podatny jedynie na konkretny patogen, a nie na to, co znajduje się w próbce poza nim.
Warto wspomnieć, że badania mają nie tylko znaczenie naukowe, ale przede wszystkim bardzo znaczący wymiar praktyczny. Wspomniane wyżej patogeny powodują wiele groźnych chorób oznaczonych dużym wskaźnikiem śmiertelności, jednocześnie nie występują powszechnie w Europie. W związku z tym na etapie wykrywania laboratoryjnego są często pomijane. Laboratoria diagnostyczne nie posiadają zbyt wielkiego doświadczenia w tym obszarze.
Pojawienie się niebezpiecznych drobnoustrojów powodować może znaczące konsekwencje ekonomiczne, społeczne a nawet te związane z zagrożeniem bronią biologiczną. Ich rozprzestrzenianie się jest dosyć szybkie i wywołuje zakażenia zarówno u ludzi, jak i u zwierząt. Gdy pojawia się podejrzenie zakażenia, wymagane są odpowiednie działania zapobiegające, co wiąże się zarówno z kosztami finansowymi, jak i społecznymi w postaci np. paniki.
– Nie posiadając wiarygodnego sposobu wykrywania jesteśmy na te wszystkie koszty narażeni, nawet poprzez brak pewności co do uzyskanego wyniku. Dopiero po pewnym czasie, w trakcie bardziej specjalistycznych i dłużej trwających analiz, okazać się może, że był on błędny. Obecnie są dostępne szybkie testy np. przeznaczone dla próbek środowiskowych, ale charakteryzują się bardzo słabą czułością – przestrzega dr hab. Zasada.
– W naszych badaniach chodzi o to, aby wykrywać szybko, skutecznie i na miejscu (w przypadku prac w terenie – przyp. red.). Dodatkowo opracowany przez nas system ma być prosty w użyciu, aby każdy był w stanie wykonać test, bez względu na to czy jest wykwalifikowanym specjalistą czy strażakiem będącym jako pierwszy na miejscu zdarzenia – dodaje.
Naukowcy realizujący projekt są na bardzo zaawansowanym etapie prac. Udało się przetestować większość metod wykrywania oraz opracować czujnik, który w sposób specyficzny wykazuje, co znajduje się w próbce.
Wstępne wyniki badań zostały już dwukrotnie opublikowane, natomiast fizycznie skonstruowane urządzenie gotowe do wykorzystywania przez różnego rodzaju służby pozostaje jedynie kwestią techniczną i nie jest już objęte etapem badań podstawowych.
Prace przy projekcie odbywają się również przy współpracy naukowców z Politechniki Warszawskiej, a konkretnie z specjalistami od elektrochemii, którzy pomagają przy tworzeniu czujników elektrochemicznych.
Znaczący udział w przedsięwzięciu bierze dr Robert Ziółkowski z Wydziału Chemicznego, który jest kluczową osobą pomagającą rozwiązać wiele problemów związanych z samą reakcją wykrywania markerów.
Zespół dr hab. Aleksandry Anny Zasady pracujący przy projekcie jest interdyscyplinarny i składa się z pięciu osób. Dwie z nich to wspomniani już naukowcy z Politechniki Warszawskiej, natomiast pozostała grupa to mikrobiolodzy i biolodzy molekularni, którzy są odpowiedzialni za stronę mikrobiologiczną i genetyczną.
Metoda wykorzystująca biosensory do zastosowania ich w diagnostyce oraz wykrywaniu drobnoustrojów w różnego typu próbkach jest intensywnie rozwijającą się obecnie dziedziną na świecie. Na rynku pojawiają się już urządzenia do badań z krwi. Istnieją także publikacje mówiące o wykorzystaniu biosensorów do badania żywności, żadne z nich natomiast nie skupiają się tak mocno na szybkości i swoistości uzyskania wyniku.
