„Nanobiosensor wirusa SARS-CoV-2 z detekcją w świetle UV” to jeden z tematów jaki uzyskał finansowe wsparcie UAM. Projekt realizowany jest pod kierownictwem prof. UAM dr hab. Mikołaja Lewandowskiego z Centrum NanonBioMedycznego UAM.
Jak się dowiadujemy, celem projektu jest opracowanie nowego typu sensora wykrywającego obecność wirusa SARS-CoV-2 (ang. Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2) na możliwie wczesnym etapie zakażenia. Wirus SARS-CoV-2 w niecały rok rozprzestrzenił się po niemalże wszystkich krajach świata wywołując chorobę COVID-19 (ang. Coronavirus Disease 2019) u ponad 45 milionów ludzi i powodując ok. 1,2 mln zgonów (dane z początku listopada 2020 – przyp. red.). Jak wiadomo SARS-CoV-2 należy do rodziny koronawirusów (Coronaviridae), których nazwa odnosi się do otoczki białkowej przypominającej koronę. W procesie wnikania wirusa do komórek gospodarza (m.in. pęcherzyków płucnych) kluczową rolę odgrywa wirusa białko szczytowe S (od ang. „spike” – „kolec”) zlokalizowane w obrębie wypustek błony komórkowej. Powszechnie stosowane metody detekcji SARS-CoV-2, czyli PCR (ang. Polimerase Chain Reaction) oraz ELISA (ang. Enzyme-Linked Immunosorbent Assay), wymagają specjalistycznej aparatury, niosą ze sobą wysokie koszty oraz charakteryzują się stosunkowo długim czasem potrzebnym do uzyskania końcowego wyniku. Metoda PCR charakteryzuje się również niską czułością na wczesnym etapie zakażenia, kiedy skuteczność wykrywania bezobjawowego nosicielstwa jest szczególnie istotna. Opracowanie testu umożliwiającego wykrycie wirusa w pierwszych dniach od zakażenia, charakteryzującego się wysoką czułością, łatwością użycia oraz niskim kosztem produkcji, stanowi obecnie jedno z kluczowych wyzwań stojących przed społecznością naukową.
- Wychodząc naprzeciw temu wyzwaniu i bazując na dotychczasowym doświadczeniu pracowników Centrum NanoBioMedycznego UAM w realizacji badań fizykochemicznych, materiałowych i biomedycznych, postanowiliśmy opracować sensor wirusa SARS-CoV-2 spełniający wszystkie wspomniane wymagania – mówi prof. Mikołaj Lewandowski. - Podstawę sensora stanowić będzie naturalnie strukturyzowane podłoże tlenkowe z nanocząstkami metalu szlachetnego, na których to nanocząstkach immobilizowane zostaną przeciwciała przeciwko białku S koronawirusa.
Zdaniem szefa projektu po naniesieniu wymazu z ust pacjenta (próbki śliny), wirus będzie się specyficznie wiązał z przeciwciałami, a zastosowanie odpowiednich znaczników fluorescencyjnych umożliwi szybki odczyt wyniku testu poprzez naświetlenie układu światłem ultrafioletowym (UV). Widzialny sygnał świetlny będzie oznaczał wynik pozytywny (wykrycie wirusa), a brak sygnału wynik negatywny (brak wirusa). Zgodnie z założeniem, gęste i regularne wiązanie przeciwciał do strukturyzowanej powierzchni przełoży się bezpośrednio na wysoką czułość sensora. Zastosowanie techniki bezpośredniej detekcji molekuł wirusa umożliwi natomiast wykrycie infekcji na wczesnym etapie zakażenia, kiedy układ immunologiczny nie wytworzył jeszcze przeciwciał odpornościowych. Użyte do detekcji źródło światła UV będzie mogła stanowić np. bakteriobójcza lampa UV znajdująca się na wyposażeniu większości laboratoriów biomedycznych i salonów tatuażu/piercingu, a nawet lampa do utwardzania hybrydowego lakieru do paznokci. Dzięki temu osoby zainteresowane będą mogły samodzielnie przeprowadzić test w warunkach domowych Z kolei koszty wytworzenia opracowanego sensora będą niskie, ponieważ będzie się on składał głównie z powszechnie występujących na Ziemi pierwiastków oraz śladowych ilości materiałów droższych.
- Zaplanowane w projekcie prace będą miały charakter interdyscyplinarny, łącząc doświadczenie mojej obecnej grupy badawczej (www.surfacescience.pl) – realizującej badania z zakresu fizyki, chemii i inżynierii materiałowej – z doświadczeniem dr Jagody Litowczenko-Cybulskiej i mgr Weroniki Andrzejewskiej z Centrum NanoBioMedycznego UAM specjalizujących się w badaniach biologicznych i biofizycznych – mówi prof. Lewandowski. - Zaplecze infrastrukturalne do realizacji badań zapewni natomiast dyrektor Centrum – prof. dr hab. Stefan Jurga.
Z uwagi na szereg zalet sensora opracowanego przez poznański zespół jego pracownicy mają nadzieję, iż będzie on mógł stanowić element badań przesiewowych umożliwiający podjęcie szybkiej decyzji o izolacji/kwarantannie zainfekowanej osoby jeszcze przed okresem zakaźności i kwalifikującym do dalszych badań potwierdzających (np. PCR). Wytworzone w ramach projektu podłoże zawierające przeciwciała będzie mogło z kolei posłużyć jako platforma do prowadzenia badań nad interakcją wirusa z biomolekułami lub stanowić element nowoczesnego filtra przeciwwirusowego w maskach ochronnych. Pomyślna realizacja projektu przyczyni się więc wielopłaszczyznowo do walki z pandemią wirusa SARS-CoV-2.
Czytaj też: Prof. Mikołaj Lewandowski. Interesuje nas pierwszy front nauki
