Naukowcy stworzyli to, co nazywają «pojedynczym punktem kontaktowym» do diagnozowania infekcji – test, który może określić pełną historię wirusową danej osoby przez skanowanie pojedynczej kropli krwi.
Test, zwany VirScan, został stworzony przez Stephena Elledge’a oraz jego zespół z Howard Hughes Medical Institute (HHMI).
«Opracowaliśmy metodologię przesiewową, aby zasadniczo spojrzeć wstecz w ludzkie serie i zobaczyć, jakie wirusy doświadczyły» – wyjaśnia Elledge. «Zamiast testowania pojedynczego wirusa na raz, co wymaga dużego nakładu pracy, możemy przetestować wszystkie te naraz. To jednorazowe zakupy».
Zespół opisuje, jak VirScan działa w nowym badaniu opublikowanym w czasopiśmie, w którym ujawnia, jak test został przeprowadzony na próbkach krwi ponad 500 uczestników zakażonych różnymi wirusami.
Elledge i jego koledzy zsyntetyzowali ponad 93 000 krótkich odcinków DNA, aby stworzyć test, przy czym każda sekcja koduje różne fragmenty wirusowych białek, zwane peptydami.
Następnie zespół wprowadził sekcje DNA do bakteriofagów – wirusów, które atakują komórki bakteryjne i infekują je. Każdy bakteriofag formowany jest przez peptyd, który jest wyświetlany na jego powierzchni.
Razem bakteriofagi pokazują wszystkie sekwencje białkowe obecne w ponad 1000 szczepów znanych obecnie ludzkich wirusów.
Wyjaśniając, jak VirScan identyfikuje wirusy w próbkach krwi, naukowcy zauważają, że przeciwciała przeciwwirusowe obecne we krwi rozpoznają unikalne cechy znane jako epitopy, które znajdują się w peptydach na powierzchni każdego bakteriofaga. Kiedy bakteriofagi łączą się z próbką krwi, przeciwciała we krwi identyfikują i wiążą się z tymi epitopami.
Naukowcy zbierają następnie te przeciwciała i pozbywają się wszystkiego oprócz bakteriofagów, do których są przywiązane.
Poprzez przeprowadzanie sekwencjonowania DNA na tych bakteriofagach, zespół jest w stanie zidentyfikować peptydy, do których przylgnęły przeciwciała, ujawniając, które wirusy przeszły przez system odpornościowy osobnika, czy to przez zakażenie, czy szczepienie.
Prawdopodobnie dla VirScan zajmie to około 2-3 dni, aby przeanalizować 100 próbek krwi, według Elledge’a, który jest przekonany, że ten czas przetwarzania może zostać skrócony w miarę dalszego rozwijania testu. Koszt analizowania jednej próbki krwi wynosiłby około 25 USD.
Test wykazał wysoką czułość i swoistość
Naukowcy przetestowali VirScan na próbkach krwi 569 osób z USA, Afryki Południowej, Tajlandii i Peru, które były zakażone różnymi wirusami, w tym ludzkim wirusem niedoboru odporności (HIV) oraz wirusem zapalenia wątroby typu C.
Ogólnie rzecz biorąc, VirScan przeanalizował około 100 milionów możliwych interakcji między przeciwciałami a epitopami z próbek krwi, a test zapewnia bardzo dokładne wyniki, według zespołu. Elledge mówi:
«Byliśmy w zakresie czułości 95-100% dla [HIV i wirusowego zapalenia wątroby typu C], a specyfika była dobra – nie identyfikowaliśmy fałszywie osób, które były negatywne, co dawało nam pewność, że możemy wykryć inne wirusy, a kiedy je widzieliśmy, wiedzieliśmy, że są prawdziwe.»
Zespół odkrył, że każda osoba biorąca udział w badaniu miała średnio 10 różnych wirusów, a ludzie w Afryce Południowej, Peru i Tajlandii posiadali przeciwciała przeciwko większej liczbie wirusów niż te w Stanach Zjednoczonych.
Dodatkowo odkryli, że dorośli posiadali przeciwciała przeciwko większej liczbie wirusów niż dzieci, a osoby z HIV miały przeciwciała przeciwko większej liczbie wirusów niż te bez HIV.
Zaskakującym odkryciem było to, że odpowiedzi przeciwciał przeciwko niektórym wirusom były podobne u różnych osobników; przeciwciała różnych osób rozpoznały dokładnie te same aminokwasy obecne w peptydach określonych wirusów.
Naukowcy są przekonani, że VirScan może być skuteczną alternatywą dla istniejących metod testowania wirusów, które badają poszczególne wirusy jeden po drugim.
Ponieważ test może określić historię wirusów danej osoby, zespół wierzy, że oferuje on możliwość odkrycia czynników wpływających na zdrowie, które mogły zostać przeoczone. Test daje też szansę na ocenę i porównanie infekcji wirusowych w dużych populacjach, a może nawet mieć wpływ na projektowanie szczepionek.
Ich badania, jak twierdzą naukowcy, pomogły im poprawić dokładność VirScan i mają nadzieję, że będzie on nadal się rozwijał dzięki dalszym badaniom.
Podejście zastosowane do stworzenia VirScan może być również wykorzystane do identyfikacji innych przeciwciał, takich jak te zaangażowane w choroby autoimmunologiczne, w których układ odpornościowy atakuje zdrowe tkanki organizmu.
Nowe Badania i Wnioski na Rok 2024
W 2024 roku badania nad VirScan nabrały jeszcze większego tempa. Nowe dane wskazują na możliwość wykorzystania tego testu do wczesnego wykrywania wirusów, co jest kluczowe w kontekście globalnych pandemii. W ciągu ostatnich miesięcy przeprowadzono szereg badań, które potwierdzają, że VirScan może zidentyfikować nie tylko znane wirusy, ale także nowe, wcześniej niezbadane patogeny, co stawia go w czołówce diagnostyki wirusowej.
Dodatkowo, badania wykazały, że VirScan może mieć zastosowanie w monitorowaniu skuteczności szczepionek, co może pomóc w ocenie odpowiedzi immunologicznej pacjentów po szczepieniach. To otwiera nowe możliwości w zakresie personalizowanej medycyny, gdzie profil wirusowy pacjenta może wpływać na podejmowane decyzje terapeutyczne.
Warto również zauważyć, że VirScan zyskuje uznanie wśród instytucji zdrowia publicznego jako narzędzie do epidemiologicznego nadzoru wirusów. Jego zdolność do szybkiego i precyzyjnego identyfikowania wirusów w różnych populacjach może znacznie ułatwić działania prewencyjne i kontrolne w przypadku wybuchów epidemicznych.
W miarę jak technologia i metodologia VirScan się rozwijają, możemy spodziewać się, że w przyszłości stanie się on standardem w diagnozowaniu i monitorowaniu infekcji wirusowych, oferując nowe nadzieje w walce z wirusami i chorobami zakaźnymi.
