Um das Blut auf das Vorhandensein schädlicher Bakterien zu testen, wird normalerweise eine Blutprobe in ein Wachstumsmedium in einer Petrischale gegeben. Wenn Bakterien im Blut vorhanden sind, beginnen sie zu wachsen. Es kann jedoch zwischen 15 Stunden und einigen Tagen dauern, bis die Bakterien ein nachweisbares Ausmaß erreichen. Eine neue Technologie, bei der bakterielle DNA aus Blutproben geschmolzen wird, könnte potenziell tödliche Infektionen schneller als je zuvor diagnostizieren. Erhalten Sie Ergebnisse in Stunden, nicht in Tagen.
Wissenschaftler der UC San Diego unter der Leitung von Professor Stephanie Fraley haben diese schnellere und genauere Alternative erforscht.
Sie entwickelten einen Mikrofluidik-Chip, auf den eine kleine Blutprobe aufgetragen und dann auf Temperaturen von 50 bis 90 °C (122 bis 194 °F) erhitzt wird. Befinden sich Bakterien in der Flüssigkeit, führt die Hitze zum Schmelzen ihrer DNA-Moleküle. Wenn diese Moleküle zerfallen, entfalten sich ihre Doppelhelixstränge auf eine für ihre Nukleotidsequenz einzigartige Weise.
Um dieses Muster zu erkennen, wird der Probe ein spezieller Farbstoff zugesetzt. Es kann dazu führen, dass der Abwickelvorgang Fluoreszenz erzeugt. Durch die Analyse der Eigenschaften der Fluoreszenz kann eine Charakteristik namens Schmelzkurve ermittelt werden. Diese Schmelzkurve wird dann mit anderen bekannten Schmelzkurven für die spezifischen Bakterien verglichen.
Sobald eine Übereinstimmung gefunden wird, können die Bakterien in der Blutprobe identifiziert werden. Der gesamte Vorgang dauert nicht länger als sechs Stunden. Diese Geschwindigkeit wäre ohne den Einsatz benutzerdefinierter Algorithmen für maschinelles Lernen nicht möglich. Dieser Algorithmus kann die Schmelzkurve der eigenen DNA des Patienten und andere „Hintergrundgeräusche“ identifizieren und eliminieren.
In einem Test der Technologie wurden Blutproben von 17 Kindern analysiert, bei denen der Verdacht bestand, an der potenziell tödlichen Form der Sepsis zu erkranken. Die neue Technologie entsprach nicht nur vollständig den Ergebnissen herkömmlicher Methoden, sondern führte auch zu keinen falsch positiven Ergebnissen. Dies ist bei anderen Methoden wie der Nukleinsäureamplifikation, die lediglich die Signatur der gesamten DNA verbessern, nicht immer der Fall.
„Dies ist das erste Mal, dass dieser Ansatz im Vollblut von Patienten mit Verdacht auf Sepsis getestet wurde“, sagte Fraley. „Diese Studie ist also eine realistischere Vorschau auf die Leistung der Technologie in einem realen klinischen Szenario.“ "
Ein Artikel über die Forschung wurde kürzlich im Journal of Molecular Diagnostics veröffentlicht.
Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily