Con đường mới hướng tới chẩn đoán COVID-19 nhanh hơn được lát bằng vàng

Sự lây lan nhanh chóng của COVID-19, một căn bệnh do vi rút SARS-CoV-2 gây ra, đã tạo ra một cuộc khủng hoảng sức khỏe cộng đồng trên toàn thế giới. Phát hiện sớm và cách ly COVID-19 là chìa khóa để kiểm soát sự lây truyền bệnh và bảo vệ các quần thể dễ bị tổn thương. Tiêu chuẩn hiện tại để chẩn đoán COVID-19 là phản ứng chuỗi polymerase phiên mã ngược (RT-PCR), một kỹ thuật trong đó các gen của virus được phát hiện sau khi chúng trải qua nhiều chu kỳ khuếch đại. Tuy nhiên, kỹ thuật này tốn nhiều thời gian, tạo ra một tồn đọng xét nghiệm giữa các trung tâm chẩn đoán và dẫn đến chẩn đoán bị chậm trễ.      

Trong một nghiên cứu gần đây được công bố trên Biosensors and Bioelectronics, các nhà nghiên cứu từ Hàn Quốc và Trung Quốc đã giới thiệu một nền tảng dựa trên công nghệ nano mới có thể rút ngắn thời gian chẩn đoán COVID-19 cần thiết. Nền tảng phát hiện PCR tán xạ Raman (SERS) tăng cường bề mặt của họ — được điều chế bằng cách sử dụng các hạt nano vàng (AuNP) trong các khoang của đế Au 'nanodimple' (AuNDS) —có thể phát hiện các gen virus chỉ sau 8 chu kỳ khuếch đại. Đó là gần một phần ba số lượng cần thiết với RT-PCR thông thường.

“RT-PCR thông thường dựa trên việc phát hiện các tín hiệu huỳnh quang, vì vậy cần 3–4 giờ để phát hiện SARS-CoV-2. Tốc độ này là không đủ nếu xét đến mức độ lan truyền nhanh chóng của COVID-19. Giáo sư Jaebum Choo giải thích về động lực đằng sau nghiên cứu này, chúng tôi muốn tìm ra cách để cắt giảm thời gian này ít nhất một nửa. May mắn thay, câu trả lời không quá xa. Trong một nghiên cứu trước đó được công bố vào năm 2021, nhóm của Giáo sư Choo đã phát triển một nền tảng phát hiện mới trong đó các tín hiệu SERS độ nhạy cao được tạo ra bởi các AuNP được sắp xếp đồng nhất trong các khoang của AuNDS thông qua một kỹ thuật gọi là lai DNA. Dựa trên khám phá trước đó, Giáo sư Choo và nhóm của ông đã phát triển nền tảng SERS-PCR mới để chẩn đoán COVID-19.

Xét nghiệm SERS-PCR mới được phát triển sử dụng các tín hiệu SERS để phát hiện “DNA cầu nối” —các đầu dò DNA nhỏ bị phá vỡ từ từ khi có sự hiện diện của các gen virus đích. Do đó, trong các mẫu từ bệnh nhân dương tính với COVID-19, nồng độ của DNA cầu nối (và do đó là tín hiệu SERS) liên tục giảm theo các chu kỳ PCR tiến triển. Ngược lại, khi không có SARS-CoV-2, tín hiệu SERS vẫn không thay đổi.

Nhóm nghiên cứu đã kiểm tra tính hiệu quả của hệ thống của họ bằng cách sử dụng hai dấu hiệu đích đại diện của SARS-CoV-2, đó là, protein vỏ (E) và gen RNA polymerase phụ thuộc RNA (RdRp) của SARS-CoV-2. Trong khi cần 25 chu kỳ để phát hiện dựa trên RT-PCR, nền tảng SERS-PCR dựa trên AuNDS chỉ yêu cầu 8 chu kỳ, giảm đáng kể thời gian thử nghiệm. “Mặc dù kết quả của chúng tôi là sơ bộ, nhưng chúng cung cấp một bằng chứng quan trọng về tính hợp lệ của SERS-PCR như một kỹ thuật chẩn đoán. Kỹ thuật SERS-PCR dựa trên AuNDS của chúng tôi là một nền tảng chẩn đoán phân tử mới đầy hứa hẹn có thể rút ngắn đáng kể thời gian cần thiết để phát hiện gen so với các kỹ thuật RT-PCR thông thường. Mô hình này có thể được mở rộng hơn nữa bằng cách kết hợp một bộ lấy mẫu tự động để phát triển một hệ thống chẩn đoán phân tử thế hệ tiếp theo, ”GS Choo giải thích.

Thật vậy, SERS-PCR có thể là một công cụ quan trọng trong kho vũ khí của chúng tôi để chống lại đại dịch COVID-19. Nó cũng có thể tạo ra một sự thay đổi mô hình trong lĩnh vực chẩn đoán phân tử, cách mạng hóa cách chúng ta phát hiện các bệnh truyền nhiễm và giải quyết các dịch bệnh trong tương lai.