Strona główna Aktualności
Zdrowie

Sposób na szybką identyfikację bakterii w infekcjach

27.01.2017 Zdrowie
Bioconjugate is a complex formed by the combination of a microparticle (here represented as a red-white sphere) with biomolecules (T4 bacteriophages were used in experiments in IPC PAS). (Source: IPC PAS)Biokoniugat to kompleks utworzony przez połączenie nieożywionej mikrocząstki (tu reprezentowanej przez biało-czerwoną kulkę) z cząstkami biologicznymi (w badaniach w IChF PAN były nimi bakteriofagi T4). (Źródło: IChF PAN)

Biokoniugat to kompleks utworzony przez połączenie nieożywionej mikrocząstki (tu reprezentowanej przez biało-czerwoną kulkę) z cząstkami biologicznymi (w badaniach w IChF PAN były nimi bakteriofagi T4). Źródło: IChF PAN

Wkrótce praktycznie każdy szpital będzie w stanie w ciągu zaledwie minut zidentyfikować gatunki bakterii odpowiedzialne za infekcję rozwijającą się u pacjenta - mają nadzieję badacze z Warszawy, którzy opracowali nową, łatwą do zaadaptowania i tanią procedurę analityczną.

Gdy do szpitala trafia pacjent z zaawansowaną infekcją bakteryjną, np. chory na sepsę, czas nabiera kluczowego znaczenia. Im szybciej uda się ustalić gatunek intruza pustoszącego organizm, tym większa szansa na skuteczną terapię. Tymczasem powszechnie stosowane metody analityczne wciąż wymagają namnażania bakterii (co nierzadko trwa nawet kilka dni) lub specjalistycznego sprzętu, dostępnego w nielicznych laboratoriach.

 

Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN w Warszawie przekonują, że identyfikację bakterii można przeprowadzić w niemal każdej przyszpitalnej pracowni analitycznej, a czas oczekiwania na wynik skrócić do minut. W procedurze badaczy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN w Warszawie główną rolę odgrywają nowatorskie biokoniugaty: świecące, magnetyczne mikrocząstki pokryte odpowiednio dobranymi bakteriofagami. Badania ukazały się na łamach czasopisma naukowego „Bioconjugate Chemistry”. (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.bioconjchem.6b00596).

 

Badacze z pełną świadomością zrezygnowali z patentowania swoich rozwiązań, aby każdy szpital mógł skorzystać z rozwiązania jak najszybciej i jak najtaniej. O rozwiązaniu poinformowali przedstawiciele IChF PAN w przesłanym PAP komunikacie.

 

SZYBCIEJ, LEPIEJ, TANIEJ

 

Przed przystąpieniem do prac nad nową techniką analityczną badacze z IChF PAN założyli, że powinna ona pozwalać na identyfikację bakterii znacząco szybciej od dotychczasowych metod i być łatwa do wprowadzenia do dużej liczby przyszpitalnych laboratoriów, bez uszczerbku dla dokładności pomiarów. Dodatkowym wymogiem było zapewnienie niskiego kosztu analiz. „Szybciej, lepiej, taniej – nam udało się zrealizować wszystkie te cele” - mówi dr Jan Paczesny z IChF PAN, który kierował projektem badawczym finansowanym z grantów Narodowego Centrum Nauki.

 

Urządzeniem detekcyjnym w nowej technice identyfikowania bakterii jest cytometr przepływowy. To dość prosta i względnie tania aparatura, znajdująca się na wyposażeniu wielu szpitali. Stosuje się ją powszechnie w badaniach krwi.

 

WRÓG BAKTERII - TO NASZ PRZYJACIEL

 

Podstawowym problemem było opracowanie takiego sposobu oznaczania bakterii, aby można je było łatwo wyłapywać z badanej próbki i z dużą pewnością identyfikować za pomocą cytometru. W tym celu naukowcy z IChF PAN postanowili skonstruować specjalne biokoniugaty, czyli kompleksy tworzone przez połączenie nieożywionej mikrocząstki z cząstką biologiczną. Elementem biologicznym był bakteriofag, czyli wirus infekujący określony gatunek bakterii (w eksperymentach w IChF PAN użyto bakteriofagów T4, atakujących bakterie Escherichia coli).

 

Bakteriofagi należało połączyć z mikrocząstkami zdolnymi do emisji światła łatwego do zarejestrowania w cytometrze oraz wykazującymi właściwości magnetyczne. Te ostatnie były niezbędne, ponieważ pozwalały za pomocą zwykłego magnesu odseparować biokoniugaty od pozostałych drobin w badanej próbce.

 

„Zaczęliśmy od poszukiwań niedrogich, komercyjnie dostępnych mikrocząstek spełniających nasze wymagania. Okazało się, że odpowiednie cząstki są już na rynku – i to dokładnie takie, na jakich nam zależało! Ich powierzchnia jest bowiem pokryta akurat takimi chemicznymi grupami funkcyjnymi, jakie były nam potrzebne do osadzania na nich bakteriofagów praktycznie dowolnego typu” - wyjaśnia doktorantka Marta Janczuk-Richter z grupy prof. Joanny Niedziółki-Jönsson.

 

TRZY W JEDNYM

 

Zakupione mikrokulki badacze połączyli z bakteriofagami. Obrazy otrzymane za pomocą mikroskopii konfokalnej potwierdziły, że w nowych biokoniugatach do jednej mikrocząstki zwykle przylegały dwa lub trzy bakteriofagi. W ten sposób otrzymano pierwsze na świecie biokoniugaty o potrójnej funkcji: przyłączające się wyłącznie do jednego gatunku bakterii, reagujące na pole magnetyczne i zdolne do świecenia (fluorescencji).

 

Procedura identyfikowania bakterii za pomocą tak skonstruowanych biokoniugatów jest prosta. Próbkę – może nią być płyn fizjologiczny pobrany od pacjenta, ale także produkt spożywczy, np. sok marchwiowy – rozcieńcza się, po czym do roztworu dodaje się niewielką ilość wcześniej przygotowanych biokoniugatów. Teraz należy odczekać krótką chwilę, żeby biokoniugaty zdążyły przyłączyć się do bakterii. Do probówki z płynem przykłada się następnie magnes, który przyciąga wszystkie biokoniugaty, w tym te z dołączonymi bakteriami. Po odlaniu pozostałej części próbki i ponownym rozcieńczeniu odseparowanego osadu, roztwór jest przepuszczany przez cytometr.

 

OTWARTA DROGA DO DALSZYCH PRAC

 

„Pomiar w cytometrze zwykle trwa około minuty. Wynik to wykres, na którym widzimy, jak oddziałują ze światłem wszystkie biokoniugaty. A ponieważ wiemy, jaki sygnał powinniśmy dostać od czystych biokoniugatów, a więc tych bez bakterii, możemy łatwo ustalić, czy w badanej próbce znajdują się poszukiwane przez nas bakterie, a jeśli tak, to w jakiej liczbie” - mówi doktorant Łukasz Richter.

 

Biokoniugaty z bakteriofagami jednego typu wykrywają wyłącznie jeden gatunek bakterii. Jednak z uwagi na łatwość przygotowania biokoniugatów, zainteresowane pracownie przyszpitalne mogłyby wcześniej, we własnym zakresie i bez większych problemów, wyprodukować kilkanaście lub kilkadziesiąt rodzajów potencjalnie przydatnych biokoniugatów, każdy z bakteriofagami infekującymi inny gatunek bakterii.

 

W przypadku sepsy, której większość przypadków wywołuje zaledwie kilkanaście gatunków bakterii, przeprowadzenie identyfikacji wymagałoby wówczas równoległego przeprowadzenia co najwyżej kilkunastu testów. Sprawnemu technikowi laboratoryjnemu cała procedura nie powinna zająć więcej niż godzinę.

 

PAP - Nauka w Polsce

 

lt/ mrt/

Bioconjugates can help to identify the bacterial species in hospitals in a matter of just a few minutes. (Source: IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski)Za pomocą biokoniugatów można skrócić czas detekcji bakterii w szpitalach do kilkudziesięciu minut. (Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski)

Za pomocą biokoniugatów można skrócić czas detekcji bakterii w szpitalach do kilkudziesięciu minut. Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski

Zdjęcia biokoniugatów z mikroskopu konfokalnego. Nieożywiona mikrocząstka magnetyczna w kolorze czerwonym, bakteriofagi T4 w kolorze zielonym. Źródło: IChF PAN

Podziel się
Ocena: 0 głosów

Logowanie



Nie pamiętam hasła

Rejestracja

Komentarze: 0
Skomentuj Zobacz wszystkie  

Uwaga Redakcje!

Wszelkie materiały PAP (w szczególności depesze, zdjęcia, grafiki, pliki video) zamieszczone w serwisie "Nauka w Polsce" chronione są przepisami ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych oraz ustawy z dnia 27 lipca 2001 r. o ochronie baz danych.

 

PAP S.A. zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - www.naukawpolsce.pap.pl. W przypadku portali społecznościowych prosimy o umieszczenie jedynie tytułu i leadu naszej depeszy z linkiem prowadzącym do treści artykułu na naszej stronie, podobnie jak to jest na naszym profilu facebookowym. 

 

Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów video.

 

Informacje tekstowe z kategorii "Świat" można pozyskać odpłatnie abonując Serwis Nauka i Zdrowie PAP. Serwis ten zawiera ponadto wiele innych najnowszych doniesień naukowych z zagranicy oraz materiałów dotyczących szeroko rozumianej problematyki zdrowotnej. 

 

Informacje na temat warunków umowy można uzyskać w Dziale Sprzedaży i Obsługi Klienta PAP, tel.: (+48 22) 509 22 25, e-mail:  pap@pap.pl

 

Informacje o przedruku artykułów z Serwisu Nauka w Polsce, prośby o patronaty medialne, informacje o prowadzonych badaniach, organizowanych konferencjach itd., prosimy przesyłać na adres: naukawpolsce@pap.pl

 

 

Najpopularniejsze materiały

więcej

Książka

Tajemnice grzybów - dla niewtajemniczonych Tajemnice grzybów - dla niewtajemniczonych

Czy wiedzieliście, że grzyby można spotkać nawet na pustyniach czy w oceanach? Albo wykorzystać jako... planistów ruchu? Każdy, kto czuje się gotów na wprowadzenie do swojego życia tych i innych ciekawostek okołogrzybowych, powinien sięgnąć po książkę "Tajemnicze życie grzybów".

Więcej

Myśl na dziś

Dobrze zrozumiana nauka chroni człowieka przed pychą, gdyż ukazuje mu jego granice.
Albert Schweitzer

Nasz blog

Reglamentowane pradzieje. O nowej syntezie najstarszych dziejów naszego kraju Reglamentowane pradzieje. O nowej syntezie najstarszych dziejów naszego kraju

Nowe kompendium wiedzy o polskich pradziejach przygotowywano przez ponad 5 lat i wydano na nie 1,4 mln zł. Mimo, że publikację wydano również w wersji elektronicznej, dostęp do niego będą mieli nieliczni. Wielka szkoda.

Więcej

Tagi