复杂的艾滋病毒诊断用于偏远地区

诊断艾滋病毒和其他传染病带来了独特的挑战在偏远地区缺乏电力、制冷和训练有素的卫生保健工作人员。为了解决这些问题,由美国国立卫生研究院的研究人员已经开发出一种低成本、中都不使用电设备能够检测的DNA传染性病原体,包括hiv - 1。

设备使用一个小规模的化学反应,而不是电力,提供所需的热量来放大和检测病原体存在于血液样本的DNA或RNA从潜在感染者。

“这高度创造性的技术解决方案带来复杂的分子诊断缺医少药人群和代表一个潜在的突破性进展全球健康照顾艾滋病毒和结核病和疟疾,仍在许多偏远地区重要的卫生挑战,”小矮星罗德里克说,博士,医学博士主任,国家生物医学成像和生物工程研究所(NIBIB)在国家卫生研究院。

这项工作是由一个团队在西雅图国际非盈利路径,由保罗•拉贝尔高级技术人员,在11月26日出版的《公共科学图书馆•综合》。他们开发和持续改善的核心技术是一个系统被称为尼娜,non-instrumental核酸扩增。目标是扩大获得准确的诊断需要他们的地方,特别是那些领域缺乏可靠的电力。

早期现场诊断允许立即治疗

拉贝尔解释说他们的研究努力解决的问题。“在资源匮乏的地区,缺乏现场的分子诊断检测传染病的控制是一个障碍。需要运输的样品从当地网站一个遥远的中央诊断设施导致延误,失去了效果,增加成本。”

最大的一个问题,他说,是追踪损失,在个体提供了样本可能无法返回到当地诊所,因此不会接受治疗试验结果表明他们是否感染。考虑到这些严重阻碍有效的疾病控制,尼娜技术的目的是使现场的护理(POC)测试和后续治疗无论可用的基础设施。

核酸检测的一个关键特性是在早期阶段检测感染的能力。当前可用的基于抗体的测试在柜台销售,而不能检测艾滋病毒直到病原体抗体产生的身体,也可以只要几个月后感染。路径的方法可以检测艾滋病毒在疾病的早期阶段,当病人可以大多数传染性。

POC医学早期检测是至关重要的,这样做的目的是诊断感染,开始在一个单一的访问当地诊所接受治疗。用于测试婴儿艾滋病毒阳性的母亲,一个核酸测试必须使用,因为母亲的婴儿的血液中抗体会导致假阳性。

应对挑战的一个想法

放大过程包括从一个人的血液样本中提取核酸,核酸段混在一起从感兴趣的病原体,并使用恒温加热,这个过程使得许多的副本(放大)病原体核酸在血液样本。测试的结果非常准确和容易用一个简单的试纸,揭示了一个彩色的乐队表明病原体核酸的存在。

拉贝尔和他的团队正在开发尼娜系统使用一个便宜的绝缘热水瓶的热源是化学反应。孵化器产生热量的最新版本使用镁铁合金(MgFe)。MgFe被选中,因为它成本仅为0.06美元每反应,可以提供一个独立的包。开始产生反应,技师只要将盐溶液添加到包底部的热水瓶。

在这项研究中,研究人员设计的每个组件的孵化器最大性能,确保放大反应,发生在小试管保持恒定的温度。为了达到这个目标,该组织发现了一个特殊的化合物,可以存储和管理创造的热化学反应,也可以方便地配置为管夹设计,保证每个管的表面上均匀加热。当设计的主体设备,该研究小组使用热成像摄像机来评估廉价材料的性能,并最终选择了一个可重用的热水瓶和求职,最小化系统热损失。

另一个关键因素是孵化器必须的设置操作。尽管复杂的诊断实验室设备操作在室温下在一个受控的环境中,设备必须在极端环境温度下操作。孵化器内的反应必须保持温度140华氏度的一个小时。因此,研究小组检测了尼娜孵化器的能力在一系列的环境温度下正常工作。设备维护所需的140度测试时环境从50到90度。

集团证明了他们放大系统提供敏感的和可重复的检测hiv - 1在80分钟。他们现在努力对其放大系统用一个简单的技术,准备从血液样本中核酸。拉贝尔解释道:“为了完成这资源缺乏设置诊断,剩下一个需要的是一个简单的集成方法分离核酸扩增之前从病人血液样本。当前的方法是昂贵的和技术困难。幸运的是,有一些方法我们正在测试看起来有前途。”

确定高性能,但便宜的材料

由于尼娜系统可以快速确定一个人是否有传染病,它是一个关键技术,将使POC卫生服务,在一次结合检测和治疗。这是一个重要的一步控制和最终消灭传染病的跨区域小、孤立的村庄。

这项工作是由国家卫生研究院通过国家生物医学成像和生物工程研究所的“奖号码R01EB012641和国家过敏症和传染病研究所的奖项R01AI097038数量。