211service.com
HIV uzraudzība ar lētu mikroshēmu
Vīrusu slodzes jeb HIV koncentrācijas mērīšana asinsritē ir viena no metodēm, ko ārsti izmanto, lai uzraudzītu HIV ārstēšanas efektivitāti. Vīrusu slodzes pieaugums var būt brīdinājums par zāļu neveiksmi vai zāļu rezistenci, iespējams, liecinot, ka pacients ir jāmaina uz citām zālēm. Taču apstākļos, kuros nav pietiekami daudz resursu, šāda uzraudzība ir pārmērīgi dārga un ietilpīga. Jauna mikrofluidiskā mikroshēma, ko izstrādājusi laboratorija Rustems Ismagilovs uzņēmums Caltech var ļaut lētāk un vienkāršāk uzraudzīt vīrusu slodzi HIV un citu vīrusu infekciju gadījumā, un šī metode varētu būt noderīga arī cita veida ģenētiskajiem testiem.
Paslīdiet un slīdiet: Šeit parādītā mikrofluidiskā ierīce, ko sauc par SlipChip, satur divus priekšmetstikliņus, kas uzdrukāti ar dažāda tilpuma iedobēm, ļaujot izmērīt molekulas plašā koncentrāciju diapazonā. Šeit vienu mikroshēmu izmanto, lai analizētu piecus dažādus paraugus, kas attēloti ar dažādām krāsām.
Vīrusu slodzi bieži mēra ar PCR, standarta laboratorijas rīku, kas daudzas reizes kopē DNS vai RNS paraugā. Jaunāka pieeja, ko sauc par digitālo PCR, ļauj iegūt daudz precīzākus skaitļus. Izmantojot mikrofluidiku, paraugu vispirms sadala daudzās mazās iedobēs, lai katrā iedobē varētu būt ne vairāk kā viena molekula. Kad molekulas pēc tam tiek pastiprinātas, rezultāts ir vienkāršs jā vai nē signāls katrai iedobei.
Šo metožu sašaurinājums rodas, ja nepieciešams mērījums ar lielu dinamisko diapazonu, saka Ismagilovs. Piemēram, HIV vīrusa slodze var svārstīties no 50 līdz miljonam molekulu mililitrā. Testam, lai to izmērītu, ir jāspēj apstrādāt lielu skaitu molekulu, tomēr jābūt pietiekami jutīgam, skaitot retas molekulas. Parasti, lai sasniegtu šādu jutīgumu, paraugs ir jāatšķaida un jāizkliedē arvien vairāk iedobēs, lai nodrošinātu, ka katrā iedobē nav vairāk par vienu molekulu. Ismagilovs saka, ka tik lielu urbumu skaitu var būt apgrūtinoši analizēt. Tajā pašā laikā paraugu nevar izkliedēt tik plānā kārtā, lai izpaliktu ierobežotās molekulas.
Ismagilovs un viņa laboratorijas locekļi izdomāja triku, lai risinātu šo dilemmu: sadaliet paraugu vairākās dažāda izmēra iedobēs, kas kalibrētas, lai noteiktu molekulas dažādās koncentrācijās, kuras var aprēķināt kopā. Viņš saka, ka katrs tilpums ir jutīgs pret noteiktu koncentrācijas diapazonu. Šie sējumi kopā sniedz vairāk informācijas nekā katrs sējums atsevišķi.
Tehnika balstās uz SlipChip, vienkāršu mikrofluidisko ierīci, ko izstrādājis Ismagilovs. Divos pārklājošos stikla vai plastmasas priekšmetstikliņus var injicēt ar šķidruma paraugu un pēc tam nedaudz pagriezt, lai šķidrumu atdalītu iedobēs. Rotācija var arī novest saskarē noteiktas akas, lai varētu veikt ķīmiskas reakcijas.
Divos nesenajos rakstos Analītiskā ķīmija un Amerikas Ķīmijas biedrības žurnāls , Ismagilovs un viņa kolēģi apraksta dizaina matemātiku un tās pielietojumu vīrusu slodzes pārbaudē gan HIV, gan C hepatīta gadījumā. Mikroshēmas var būt paredzētas vairāku testu veikšanai vai vairāku paraugu mērīšanai, kas, pēc Ismagilova teiktā, palielina to elastību. Pašlaik citiem PCR sagatavošanas un analīzes posmiem ir nepieciešamas citas ierīces, taču pētnieku galvenais mērķis ir panākt, lai viena mikroshēma veiktu visas šīs darbības.