Eurooppalainen tutkijaryhmä on kehittänyt mikrosirun havaitsemislaitteen, joka käyttää pientä verinäytettä ja tuottaa tulokset alle 30 minuutissa. Nykyiset tekniikat sepsiksen havaitsemiseksi voivat viedä tunteja tai jopa päiviä tulosten ja diagnoosin tuottamiseen.

Esimerkki on ohjelmoitu havaitsemaan proteiineja ja E. coli – yksi tappavista bakteereista, jotka voivat aiheuttaa ihmiskehossa septisen shokin – ja etsii sitten valon avulla erityisiä biomarkkereita (sairauden paljastavia merkkejä tai indikaattoreita), jotka ovat kooltaan vain muutaman nanometrin kokoisia.

Nopea mikroarray-ilmaisin tarkastelee pientä verinäytettä, joka on otettu peukalosta tai etusormesta. Sen jälkeen potilaan verinäyte erotetaan sentrifugissa, jotta kliinikko voi tutkia plasmaa, sitä verinäytteen osaa, jossa kaikki proteiinit ovat.

”Näytteen optinen lukeminen voidaan suorittaa yhdessä minuutissa, joten voimme toimittaa tulokset 30 minuutissa alusta loppuun”, kertoo projektikoordinaattori Roland Terborg. ”Tämä on paljon nopeampaa kuin nykyisin käytössä olevat menetelmät. Sepsiksen kaltaisessa tilassa, jossa aika on ratkaisevan tärkeää, tämä laite näyttää ehkäisevän vuosittain tuhansia kuolemantapauksia, jotka olisi voitu helposti välttää.”

Hankkeen ”Scalable point-of-care and label-free microarray platform for rapid detection of Sepsis” (RAIS) -hankkeessa kehitetty hanke, jota koordinoi Institute of Photonic Sciences (ICFO; Barcelona, Espanja), on menestystarina julkisen ja yksityisen sektorin väliselle fotoniikan kumppanuushankkeelle.

Suhteessa: Mikroskooppi havaitsee yli miljoona sepsiksen biomarkkeria 30 minuutissa

Sepsiksen havaitsemisessa käytetään fotoniikkaa selkeän ja tarkan diagnoosin tekemiseen. Plasmanäyte virtaa mikrosirun yli, joka on kokoelma pieniä täpliä, jotka sisältävät spesifisiä vasta-aineita nanorakenteisella kultalevyllä. Tämän jälkeen kaksi valonsädettä sädetetään koko mikrosarjan läpi, joista toinen kulkee näytteen läpi, kun taas toinen kulkee näytteen kirkkaan osan läpi, joka toimii vertailukohtana. Biomarkkerin ja objektilasin kirkkaan alueen läpi kulkevat säteet tarkistetaan sen jälkeen intensiteettimuutosten varalta.

”Riippuen kuhunkin vasta-aineeseen kiinnittyneen biomarkkerin määrästä ja tyypistä saamme ainutlaatuisen kuvan: ikään kuin allekirjoituskuvion”, Terborg selittää. ”Kuvakuviot kertovat meille, mitä plasmanäytteessä on, minkä sitten tallennamme CMOS-kennolla – samalla tekniikalla, jota käytetään digitaalikamerassa, joka muuntaa valon elektroneiksi.”

Sepsiksen nopea havaitseminen voisi säästää terveydenhuoltojärjestelmältä useita kymmeniä miljardeja euroja vuodessa sairaalahoitojaksojen lyhenemisen sekä tarpeettoman lääkekäytön ja siihen liittyvien vakuutuskustannusten vähenemisen ansiosta. Laitetta voitaisiin laajentaa myös muuntyyppisten sairauksien seulontaan tai useisiin samanaikaisiin diagnooseihin, erityisesti sellaisiin, jotka edellyttävät suuren määrän biokemiallisten kohteiden (yli miljoona) nopeaa havaitsemista yhdestä mikrosirusta.

Prekliiniset kokeet on jo aloitettu Vall d’Hebronin yliopistollisessa sairaalassa (niin ikään Barcelonassa), jossa laite on ollut käytössä vuodesta 2018. Kliinisten kokeiden odotetaan tapahtuvan vuoden 2019 lopussa.

Lisätietoa löytyy osoitteesta photonics21.org.