211service.com
Snelle TB-detector
Een derde van de wereldbevolking is besmet met tuberculose. Het detecteren van de bacteriën is tijdrovend en duur, zelfs in ziekenhuizen met geavanceerde laboratoriumapparatuur. En in de arme landen waar de infectie het meest voorkomt, hebben mensen vaak geen toegang tot deze apparatuur. Onderzoekers van het Massachusetts General Hospital in Boston en Harvard University hebben nu aangetoond dat een handheld-apparaat kan worden gebruikt om slechts 20 bacteriën in een sputummonster in een half uur te tellen. Ze hopen de test te ontwikkelen tot een goedkoop product dat kan worden ingezet voor tbc-testen.
TB-detector: Een handheld-apparaat kan slechts 20 bacteriën tellen in een sputummonster. Een plastic kaart in het apparaat maakt gebruik van microfluïdica om magnetisch gelabelde bacteriën in een monster naar een van de twee kamers omgeven door metalen spoelen te leiden. De spoelen worden gebruikt voor nucleaire magnetische resonantie beeldvorming van het monster.
De bacterieteller wordt ontwikkeld door onderzoekers onder leiding van Ralph Weissleder , directeur van het Center for Systems Biology en het Center for Molecular Imaging Research aan de Harvard Medical School, en Hakho lee , een instructeur bij Mass General. De technologie maakt gebruik van magnetische nanodeeltjeslabels en een detector die werkt volgens dezelfde principes als magnetische resonantiebeeldvorming. Ze zijn gericht op tuberculose, zegt Lee, omdat zelfs één bacterie de ziekte kan veroorzaken, maar op dit moment is er geen gemakkelijke manier om de bacteriën bij hoge gevoeligheid te detecteren.
Het grootste probleem met bestaande tests is dat ze te traag zijn, zegt Peter Katona , universitair hoofddocent infectieziekten aan de Universiteit van Californië, Los Angeles. De meest nauwkeurige manier om de infectie te identificeren, is door een monster in het laboratorium te laten groeien. Maar omdat tbc langzaam groeit, kan dat wel zes weken duren. Bovendien is dure kweekapparatuur doorgaans niet beschikbaar in arme gebieden waar de infectie veel voorkomt.
De goedkoopste en snelste manier om tbc op te sporen is een huidtest die screent op een immuunreactie. Maar dergelijke tests zijn niet bijzonder nauwkeurig. Er zijn een aantal aandoeningen waarbij er geen immuunreactie is, zelfs als de patiënt de infectie draagt, zegt Steven Miller , directeur van de klinische laboratoria van de Universiteit van Californië, San Francisco Medical Center. Tbc en hiv gaan vaak hand in hand, maar bij hiv-positieve patiënten werkt de huidtest niet. Een andere veel voorkomende test, het kleuren van een sputummonster met een kleurstof die op TB is gericht en het onder de microscoop onderzoeken, heeft ook een hoog percentage valse negatieven. Tenzij er een zeer hoge hoeveelheid bacteriën is, kun je het niet oppikken, zegt Miller.
De Harvard-detector kan zeer kleine hoeveelheden bacteriën vinden. Het is een geminiaturiseerde versie van een nucleaire magnetische resonantie-imager, een zeer gevoelig maar typisch groot en duur apparaat dat wordt gebruikt voor klinische en chemische toepassingen zoals beeldvorming van de hersenen en het bepalen van eiwitstructuren. De grootte en kosten van typische kernspinresonantiebeeldvormers worden bepaald door de behoefte aan een sterke magneet. De groep van Weissleder vereenvoudigde het instrument tot een draagbaar apparaat van één pond met wegwerponderdelen door concessies te doen aan de signaalkwaliteit en door de monsterkamer precies in de radiofrequentiespoelen te plaatsen. Als je bacteriën meet, heb je geen hoge resolutie nodig - je hoeft maar één patroon op te pikken, zegt Lee.
Als bewijs van het principe toonden Weissleder en Lee aan dat ze een bacterie konden detecteren die erg lijkt op tuberculose in sputummonsters. Eerst moet het viskeuze monster vloeibaar worden gemaakt. Vervolgens wordt het gemengd met een oplossing van kanonskogelvormige ijzeren nanodeeltjes bedekt met antilichamen die aan de bacteriën blijven kleven. Het monster wordt op de detector geladen, die microfluïdica gebruikt om het monster door een kanaal te dwingen dat is uitgerust met een scherm dat bacteriën vangt en alle nanodeeltjes die een doelwit niet hebben bereikt, wast. Dit kanaal is omgeven door een metalen spoel die de gevangen bacteriën pulseert met radiofrequentiegolven onder invloed van een magneet. Hierdoor zenden de ijzeren nanodeeltjes een magnetisch signaal uit, wat op zijn beurt de protonen in de omringende watermoleculen aantast. Het Harvard-apparaat pikt deze veranderingen op, waarvan de omvang en duur recht evenredig zijn met het aantal gelabelde bacteriën in het monster.
Het bacteriedetectieproces duurt ongeveer 30 minuten en is net zo gevoelig als processen waarbij kweekmonsters worden gebruikt die in het laboratorium zijn gekweekt. De resultaten worden beschreven in het tijdschrift toegepaste chemie .
Proberen om zeer lage niveaus van bacteriën in een monster te diagnosticeren met behoud van hoge kwaliteit is niet eenvoudig, zegt patholoog Miller. De Harvard-test is erg gevoelig - dat wil zeggen, het kan lage niveaus van bacteriën detecteren - maar totdat het apparaat meer tests ondergaat, is het onmogelijk om te zeggen hoe specifiek het is. Als het hoge percentages valse positieven blijkt te hebben, zegt Miller, zal het niet levensvatbaar zijn in plaatsen zoals de Verenigde Staten, waar het tuberculosepercentage laag is. Maar, zegt Miller, er zou veel waarde kunnen zijn voor een goedkope en gemakkelijke test als deze in gebieden met een hoge tuberculose-prevalentie.
De onderzoekers werken samen met de Harvard School of Public Health om het apparaat te testen op klinische monsters van patiënten met tuberculose.