Obecne testy wykrywające zakażenie prątkiem gruźlicy mają ograniczoną skuteczność w diagnostyce u osób zakażonych wirusem HIV. HIV – częsta infekcja towarzysząca gruźlicy – osłabia układ odpornościowy, eliminując komórki odpornościowe, które są niezbędne do prawidłowego działania standardowych testów.
Choć ponad 90% z 2 miliardów przypadków gruźlicy na świecie to postać utajona – bezobjawowa i niezakaźna – osłabienie odporności u osób zakażonych HIV może spowodować przejście gruźlicy w fazę aktywną. Zwiększa to ryzyko transmisji i wiąże się z wysoką śmiertelnością. Gruźlica pozostaje najczęstszą przyczyną zgonów wśród osób żyjących z HIV na całym świecie.
Zespół naukowców z Tulane University opracował nowe przenośne urządzenie diagnostyczne, które znacząco poprawia wykrywalność gruźlicy u pacjentów zakażonych HIV – wynika z badania opublikowanego w Nature Biomedical Engineering. Test, nazwany ASTRA (Antigen-Specific T-cell Response Assay), oparty jest na reakcji chemicznej inspirowanej mechanizmem obronnym chrząszcza bombardiera. Nie wymaga zasilania elektrycznego i odpowiada na palącą potrzebę lepszej diagnostyki gruźlicy – choroby zakaźnej, która co roku zabija najwięcej ludzi.
Urządzenie wielkości karty kredytowej wymaga jedynie kropli krwi i dostarcza wynik tego samego dnia – bez potrzeby korzystania z laboratorium czy wykwalifikowanego personelu. W porównaniu z tradycyjnym testem IGRA (Interferon-Gamma Release Assay), ASTRA wykrywała gruźlicę u osób z HIV z 87% swoistością (IGRA – tylko 60%) i wykazała lepszą skuteczność także u osób niezakażonych HIV.
„Naszym celem było opracowanie testu, który można wykonać w dowolnym miejscu i który będzie szybszy oraz dokładniejszy dla każdego pacjenta” – mówi dr Tony Hu, kierownik katedry innowacji biotechnologicznych i dyrektor Centrum Diagnostyki Komórkowej i Molekularnej na Tulane University. „Obecne testy, takie jak IGRA, są zbyt drogie lub wymagają dostępu do laboratoriów, których często brakuje w biedniejszych regionach. Aby wyeliminować gruźlicę, musimy wykrywać i leczyć jak najwięcej przypadków.”
Dr Bo Ning, pierwszy autor badania i adiunkt biochemii na Tulane University School of Medicine, podkreśla: „Jeśli w danej społeczności występuje populacja osób z upośledzoną odpornością, ktoś może mieć gruźlicę utajoną. Nasz test pozwoli zablokować rozprzestrzenianie się choroby i zapobiegnie przeoczeniu przypadków.”
Aby uniezależnić test od działania komórek odpornościowych podatnych na HIV, naukowcy zidentyfikowali dwa nowe markery biologiczne, które pozwalają wykryć gruźlicę bezpośrednio.
Po dodaniu kropli krwi urządzenie inkubuje próbkę przez 4 godziny, by aktywować odpowiedź komórkową za pomocą wcześniej załadowanego odczynnika. Ten działa jak „list gończy”, pytając komórki, czy wcześniej spotkały bakterie gruźlicy.
Inspirując się mechanizmem obronnym chrząszcza bombardiera – który w razie zagrożenia miesza dwa związki chemiczne, tworząc wybuchowy strumień – naukowcy zaprojektowali system w ASTRA, w którym dwie substancje napędzają próbkę przez mikroukład w celu analizy i postawienia diagnozy.
Nowy test zapewnia wynik w około 4 godziny – IGRA potrzebuje 24 godzin, a tradycyjny test skórny nawet 2–3 dni.
Skuteczność ASTRA została potwierdzona na próbkach z Eswatini – kraju o najwyższym na świecie odsetku osób żyjących z HIV (27,3%) i wysokim poziomie zachorowań na gruźlicę.
Według dr Hu, zwiększenie dokładności, dostępności i szybkości testów ma kluczowe znaczenie w dobie narastającej lekooporności prątków gruźlicy.
„Im szybciej uzyskamy diagnozę, tym szybciej można wdrożyć odpowiednie leczenie” – mówi Hu. „Gruźlica to patogen, którego pacjenci z HIV obawiają się najbardziej. Jeśli istnieje możliwość leczenia, musimy eliminować te bakterie – niezależnie od tego, czy infekcja jest utajona, czy aktywna.”
Źródło: Nature Biomedical Engineering
