Brzo širenje COVID-19, bolesti uzrokovane virusom SARS-CoV-2, stvorilo je javnozdravstvenu krizu diljem svijeta. Rano otkrivanje i izolacija COVID-19 ključni su za kontrolu prijenosa bolesti i zaštitu ranjivih populacija. Trenutni standard za dijagnozu COVID-19 je lančana reakcija reverzne transkriptaze-polimeraze (RT-PCR), tehnika u kojoj se virusni geni otkrivaju nakon što prođu višestruke cikluse amplifikacije. Međutim, ova tehnika oduzima mnogo vremena, stvara zaostatak testiranja u dijagnostičkim centrima i dovodi do odgođenih dijagnoza.
U nedavnoj studiji objavljenoj u Biosensors and Bioelectronics, istraživači iz Koreje i Kine predstavili su novu platformu temeljenu na nanotehnologiji koja može skratiti vrijeme potrebno za dijagnozu COVID-19. Njihova platforma za detekciju ramanskog raspršenja (SERS)-PCR-pripremljena korištenjem zlatnih nanočestica (AuNP) u šupljinama Au 'nanodimple' supstrata (AuNDS) - može otkriti virusne gene nakon samo 8 ciklusa amplifikacije. To je gotovo jedna trećina broja potrebnog za konvencionalni RT-PCR.
“Konvencionalni RT-PCR temelji se na detekciji fluorescentnih signala, tako da su za otkrivanje SARS-CoV-3 potrebna 4-2 sata. Ova brzina nije dovoljna s obzirom na to koliko se brzo širi COVID-19. Htjeli smo pronaći način da ovo vrijeme skratimo barem za polovicu,” kaže prof. Jaebum Choo, objašnjavajući motivaciju iza studije. Srećom, odgovor nije bio predaleko. U prethodnoj studiji objavljenoj 2021. godine, tim prof. Chooa razvio je novu platformu za detekciju u kojoj visokoosjetljive SERS signale proizvode AuNP-ovi jednoliko raspoređeni u šupljinama AuNDS-a kroz tehniku zvanu DNA hibridizacija. Na temelju ovog prethodnog otkrića, prof. Choo i njegov tim razvili su novu SERS-PCR platformu za dijagnozu COVID-19.
Novorazvijeni SERS-PCR test koristi SERS signale za otkrivanje “mosne DNK”—male DNA sonde koje se polako razgrađuju u prisutnosti ciljanih virusnih gena. Stoga, u uzorcima pacijenata pozitivnih na COVID-19, koncentracija DNA mosta (a time i SERS signala) kontinuirano se smanjuje s progresivnim PCR ciklusima. Nasuprot tome, kada SARS-CoV-2 nema, SERS signal ostaje nepromijenjen.
Tim je testirao učinkovitost svog sustava koristeći dva reprezentativna ciljna markera SARS-CoV-2, naime, gen ovojnice (E) i RNA-ovisni RNA polimeraza (RdRp) gena SARS-CoV-2. Dok je za detekciju temeljenu na RT-PCR-u bilo potrebno 25 ciklusa, SERS-PCR platforma bazirana na AuNDS-u zahtijevala je samo 8 ciklusa, značajno skraćujući trajanje testiranja. “Iako su naši rezultati preliminarni, oni pružaju važan dokaz koncepta za valjanost SERS-PCR-a kao dijagnostičke tehnike. Naša SERS-PCR tehnika koja se temelji na AuNDS je obećavajuća nova molekularna dijagnostička platforma koja može znatno skratiti vrijeme potrebno za detekciju gena u usporedbi s konvencionalnim RT-PCR tehnikama. Ovaj se model može dodatno proširiti ugradnjom automatskog uzorkivača za razvoj molekularnog dijagnostičkog sustava sljedeće generacije,” objašnjava prof. Choo.
Doista, SERS-PCR bi mogao biti važan alat u našem arsenalu protiv pandemije COVID-19. To bi također moglo stvoriti promjenu paradigme u području molekularne dijagnostike, revolucionirajući način na koji otkrivamo zarazne bolesti i borimo se s budućim epidemijama.