211service.com
Laboratorija uz uztriepes
Iedomājieties, ka Āzijā ir uzliesmojusi gripas pandēmija. Lidmašīna, kas pārvadā atklātus pasažierus, ceļo pāri Klusajam okeānam uz Losandželosu. Viens no viņiem sāk klepot, izraisot jūtamas bailes, kas izplatās pa visu salonu.
Rīkojoties ātri un efektīvi, stjuarte izvelk nelielu ierīci no augšējā nodalījuma, paņem rīkles paraugu slimam pasažierim un identificē vīrusu kā gripu. Nolaižoties, visi ceļotāji tiek ievietoti karantīnā – un gripas izplatība tiek kavēta.
Tas ir scenārijs, kas var kļūt par realitāti ne pārāk tālā nākotnē, pateicoties pētnieku grupai, kas ir strādājusi pie veidiem, kā efektīvāk iegūt ģenētisko informāciju no cilvēka DNS.
Turklāt, ja to apvieno ar bezvadu tīklu, tas varētu izsekot gripas celmu izplatībai visā pasaulē.
Viss sākās ar mazu ierīci un lielu ideju.
1992. gadā Mičiganas Universitātes daudznozaru grupa sāka izstrādāt laboratorijas mikroshēmas ierīci, ko sauc par genotipu, lai samazinātu pasākumus, kas nepieciešami ģenētiskās informācijas iegūšanai no cilvēka DNS, izmantojot mikrofabrikas metodes. (Lab-on-a-chip koncepciju skatiet Piezīmju grāmatiņā.)
No DNS iegūto informāciju var izmantot, pārbaudot visu, sākot no tā, vai cāli ir droši ēst, līdz asins traipu izcelsmei nozieguma vietā vai bērnam ir gripas vīruss.
Pēc vairāku gadu prototipēšanas Mičiganas pētnieki sāka apspriest iespējamos Genotyper ierīces pielietojumus, kas ir aptuveni televizora tālvadības pults lielumā.
Priekšrocības ir tādas, ka [Genotyper] ir ļoti pārnēsājams, saka Ronalds G. Larsons, Mičiganas Ķīmiskās inženierijas nodaļas vadītājs. Šķita, ka tas ir ideāli piemērots vīrusu genomikas veikšanai uz vietas, un gripa bija loģisks kandidāts.
Tāpēc viņi sāka veidot ierīci, kas var ātri noteikt gripas vīrusa ģenētisko sastāvu.
Tā kā gripa ir RNS vīruss, RNS vispirms jāpārvērš DNS, pirms to var pastiprināt mikroshēmā. Procesā, ko sauc par PCR (polimerāzes ķēdes reakciju), tiek atbrīvoti fermenti, kas noteiktos punktos sagremo vai sagriež DNS.
Tas, kā gēns tiek sagriezts vai negriezts, ir atkarīgs no tā, kurš gripas gēns jums ir, saka Larsons. Pēc tam DNS fragmenti tiek izlaisti cauri želejai un iekrāsoti ar fluorescējošiem marķējumiem, ļaujot zinātniekiem atšķirt vienu gripas celmu no cita vai noteikt, vai ir parādījies jauns celms.
Līdz šim Genotyper ir pārbaudīts uz cilvēka gēniem, pelēm (parasts avots ģenētisko variāciju meklēšanai) un uz DNS diviem gripas celmiem.
Jums ir sava veida mikroprocesors vai aparatūras daļa, saka sākotnējais grupas dalībnieks Marks A. Bērns, Mičiganas Universitātes ķīmijas un biomedicīnas inženierijas profesors. Tad jūs vienkārši uzliekat dažādu programmatūru, bet mūsu gadījumā to sauktu par mitrinātāju, dažādiem reaģentiem, lai veiktu dažādu lietu testus.
Mičiganas pētnieki nav izgājuši cauri procesam ar rīkles paraugu, jo viņiem ir jāatrisina attīrīšanas problēma (skatiet piezīmju grāmatiņu). Līdz šim viņi ir paņēmuši iepriekš attīrītu DNS un genotipējuši to.
Lai gan ir pagājuši 36 gadi kopš pēdējās pasaules gripas pandēmijas cilvēku populācijā, mūsdienu uzliesmojuma draudi pastāv vienmēr. Nesenie putnu gripas uzliesmojumi uzsver šo realitāti. Turklāt, ņemot vērā gripas vīrusa ģenētisko mainīgumu, ātro pārnešanu un spēju pāriet no dzīvnieka uz cilvēku, nepieciešamība izsekot jauniem gripas vīrusa variantiem ir ļoti svarīga. Saskaņā ar Virdžīnijas universitātes medicīnas, mikrobioloģijas un patoloģijas profesora Viljama Petri jaunāko teikto, praktiski visi gripas eksperti ir vienisprātis, ka notiks vēl viena gripas pandēmija.
Kā ārsts Petri paredz, ka kādu dienu tiks izmantota Genotipam līdzīga ierīce, lai ātri identificētu pacienta gripas vīrusa veidu, apakštipu vai celmu, un pēc tam ārsts izmantos informāciju, lai izvēlētos atbilstošās zāles.
Petri atzīmē, ka lielākā daļa pacientu šodien nogaida divas līdz trīs dienas pirms ārsta apmeklējuma. Ja viņi spētu sev noteikt diagnozi mājās kritisko 48 stundu laikā, viņi varētu saņemt efektīvāku ārstēšanu un samazinātu iespēju inficēt citus.
Pēc 15 līdz 20 gadiem pētnieki cer, ka pacients varēs paņemt deguna uztriepju vai rīkles paraugu, ievietot to Genotyper mikroshēmā un patstāvīgi noteikt savu stāvokli mājās. Pēc tam datus varētu ievadīt bezvadu tīklā un gripas apkaimes variantus kartēt pēc apkārtnes, pilsētas pēc pilsētas vai ārpus tās.
Burns paredz pusduci citu iespējamo šādas ģenētiskās noteikšanas integrētās ierīces izmantošanas veidu (skatiet piezīmju grāmatiņu). Taču viņš arī atzīst, ka pastāv iespēja, ka tehnoloģija tiks ļaunprātīgi izmantota. Piemēram, negodīgi veselības apdrošinātāji vai potenciālie darba devēji varētu pārtvert informāciju par indivīda ģenētisko uzbūvi un diskriminēt apdrošinājuma ņēmējus vai darbiniekus.
Bet cik iespējama ir šāda revolucionāra diagnostikas ierīce?
Lai kaut kas tāds patiešām darbotos komerciālā līmenī, ir saistīts ar daudzām lietām ne tikai tehnoloģiski, bet arī socioloģiski, ekonomiski, saka Larsons. Neskatoties uz šiem brīdinājumiem, viņš domā, ka tas varētu kļūt masveidā ražots un lēts.
Tas, ko mēs patiešām cenšamies darīt, ir virzīt jomu uz priekšu un koncentrēties uz to, ko mēs uzskatām par lielu vajadzību pēc vīrusu patogēnu izsekošanas, saka Larsons.