Blodprøver kan påvise tilstedeværelsen af ​​dødelige superbugs på mindre end en time

Hvis du har antibiotika-resistente bakterier i dit blod, du skal vide ret hurtigt, hvad der foregår derinde. Synes godt om, rigtig hurtig. Gerne mindre end 24 timer hurtigt. Fordi disse typer bakterier (alias superbugs) er en voksende og dødelig trussel.

"Når du prøver at diagnosticere sygdommen, uret tikker, " sagde Aaron Hawkins, professor i elektro- og computerteknik. "Hver time er sygdommen ubehandlet, overlevelsesevnen falder med omkring 7 %. Du vil vide, hvad du kæmper med med det samme, så du kan anvende de rigtige behandlinger."

Desværre, nuværende superbug-testmetoder tager 24 timer – eller længere – hvilket ofte er for sent for personen, og kan føre til uoprettelige skader. Fire BYU-professorer på tværs af fire discipliner - molekylærbiologi, kemi, integreret optik og kemisk behandling – er her for at hjælpe. De har skabt en metode til at udvinde superbugs fra fuldblod, klargør dem til test og giv derefter en diagnose på under en time.

Den hurtige diagnosemetode vil ikke kun redde liv, men det vil også spare læger fra at misbruge de sjældne værdifulde antibiotika, der stadig kan behandle de mest lægemiddelresistente bakterier.

"Det har altid været vores mål, at gøre det på en time, " sagde Hawkins. "Det er ret spændende, at vi har været i stand til at kombinere alle vores anstrengelser og nå det benchmark."

Hawkins, sammen med BYU professorer Adam Woolley, William Pitt og Richard Robison, og UC Santa Cruz professor Holger Schmidt, offentliggjort detaljerne om deres nye metode i tidsskriftet Lab on a Chip . Ikke alene kan de levere resultater under 1-times benchmark, de kan også samtidigt teste for tre forskellige superbugs i det vindue.

Systemet tager en prøve af en patients blod og spinder først milliarder af blodceller ud for at isolere bakterierne. DNA ekstraheres derefter fra disse bakterier og, hvis de matcher kendte sekvenser fra antibiotika-resistente stammer, DNA'et vil blive mærket med fluorescerende molekyler. Prøvet DNA skubbes gennem en væskekanal på mikrochippen, hvor det passerer gennem et lille lysgardin. Et fluorescerende signal, der kommer fra mærket DNA, indikerer, hvornår der er lægemiddelresistente bakterier til stede.

Holdets evne til hurtigt at opdage flere bakterier på samme chip på samme tid, kendt som multipleksing, kom gennem deres udvikling af en række tekniske innovationer. Ved at udvikle nye effektiviteter til spinningsteknologi, holdet skabte en hurtigere måde at udføre adskillelsen på (adskiller bakterierne fra blodet), bygget nye chips til at behandle prøverne og konstruerede en optisk detektionsmetode, der bruger forskellige laserfarver til at identificere forskellige bakterier.

Innovationerne kommer efter fem års arbejde og akademiske publikationer finansieret af et tilskud på $5,4 millioner fra National Institutes of Health.

Planen for at bringe teknologien på markedet er at installere den lille, 1-centimeter kvadratisk chip på en engangspatron, der er lille, billig og kan bruges i et hospitalsmiljø. Forskerholdet arbejder nu sammen med en startup-virksomhed i Bay Area for at få teknologien til sundhedspersonale.