Новый тест на наличие бактерий в жидкостях позволяет обнаружить болезнетворные патогены простым наблюдением за изменением цвета, что обещает значительно упростить диагностику и повысить безопасность продуктов питания. Инженеры и биохимики из университета Макмастера объединили свои навыки, чтобы дать возможность неподготовленным пользователям подтвердить наличие загрязнений в жидкостях с помощью биогелевого теста, который меняет цвет в присутствии таких бактерий, как кишечная палочка, листерия и других часто встречающихся объектов тестирования.
В тесте используются безвредные бактериофаги, встроенные в гель, чтобы обнаружить целевые бактерии в образце жидкости, такой как озерная вода, моча или контейнер с молоком, даже в низких концентрациях.
Бактериофаги – самая распространенная форма жизни на Земле. Каждая форма бактериофага специализируется на уничтожении одного вида бактерий. В тесте бактериофаги находят и атакуют бактерии-мишени в образце, заставляя их выделять микроскопические количества внутриклеточного материала, которые тест может считывать, вызывая изменение цвета, легко заметное глазу. Если образец чист, цвет остается неизменным.
Новый процесс занимает всего несколько часов, что позволяет получить результаты гораздо быстрее, чем при использовании лабораторных культур, на что может уйти два дня. «Мы уже много лет используем разрушительную силу фагов для уничтожения бактерий и устранения инфекций», – говорит Зейнаб Хоссейнидуст, доцент кафедры биомедицинской и химической инженерии. «Здесь мы применяем эту силу иначе. Поскольку фаги способны разрывать бактерии, они могут дать нам быстрый доступ к биологическим компонентам этих бактерий, которые мы используем для подтверждения их присутствия».
Тест, описанный в новой статье, опубликованной в журнале Advanced Materials, является последним в ряду разработанных группой. Все они направлены на то, чтобы сделать простые технологии доступными для каждого. «Теперь у нас есть инструмент, который можно использовать в образцах пищи, окружающей среды и клинических образцах», – говорит соавтор исследования Тохид Дидар. «Сегодня люди, подозревающие у себя инфекцию мочевыводящих путей, вынуждены обращаться к врачу и ждать результата несколько дней. С помощью этой технологии пациенты смогут легко проводить тесты у себя дома и получать результат в течение нескольких часов».
Среди предыдущих работ группы – создание портативной библиотеки для тестирования фагов на инфекции, не поддающиеся лечению антибиотикорезистентными препаратами, тест на загрязнение, встроенный в упаковку для пищевых продуктов, и система термостабильного хранения живых вакцин.
Группа подтвердила концепцию нового теста, используя образцы мочи человека, и во всех случаях результаты эксперимента совпадали с результатами традиционных лабораторных исследований. Также тест точно определил наличие кишечной палочки в образцах озерной воды.
Новый способ можно адаптировать к любой бактерии, используя бактериофаги и ДНК-зонды, которые нацелены на такие микробы, как листерия и сальмонелла. «Фаги могут стучаться в любую биологическую дверь, но они войдут только в ту, которую запрограммированы найти», – говорит Карлос Филипе, старший автор статьи. «Такая специфичность – огромное преимущество для быстрого и точного обнаружения, даже при низких уровнях».
Такой тест мог бы обеспечить раннее и точное обнаружение зараженного листериями растительного молока, от которого погибли два человека, 10 заболели и которое вызвало широкий отзыв продуктов в Канаде. «Эта технология может быть полезна для быстрого ограничения вспышек», – говорит соавтор исследования Аканша Прасад. «Если бы у вас в холодильнике было что-то, что вас беспокоит, этот тест позволил бы вам узнать, безопасно ли это для употребления».
Тестирование на наличие загрязнений в сложных жидкостях, таких как молоко, кровь или моча, является особенно сложной задачей, что делает простые и надежные альтернативы очень полезными, говорят исследователи, которые надеются вывести технологию на рынок. «Как только мы получим разрешения, чтобы вывести этот тест на рынок, он может оказаться очень полезным во многих ситуациях», – говорит ведущий автор статьи Ханна Манн.
