Het idee om met ziektesymptomen naar de dokter te gaan en met een wetenschappelijk bevestigde diagnose te vertrekken, komt veel dichter bij de realiteit dankzij nieuwe technologie die is ontwikkeld door onderzoekers van McMaster University.

Engineering, biochemie en medische onderzoekers van over de hele campus hebben hun vaardigheden gecombineerd om een ​​draagbare snelle test te maken voor bacteriële infecties die nauwkeurige, betrouwbare resultaten in minder dan een uur, het elimineren van de noodzaak om monsters naar een laboratorium te sturen.

Hun proof-of-concept onderzoek, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Natuurchemie , beschrijft specifiek de effectiviteit van de test bij het diagnosticeren van urineweginfecties uit echte klinische monsters. De onderzoekers passen de test aan om andere vormen van bacteriën op te sporen en voor de snelle diagnose van virussen, inclusief COVID-19. Ze zijn ook van plan om de levensvatbaarheid ervan te testen voor het opsporen van markers van kanker.

"Het gaat betekenen dat patiënten een betere behandeling kunnen krijgen, snellere resultaten en vermijd ernstige complicaties. Het kan ook onnodig gebruik van antibiotica voorkomen, waarmee we tijd kunnen winnen in de strijd tegen antimicrobiële resistentie, " zegt Leyla Soleymani, de co-corresponderende auteur van het papier en een universitair hoofddocent technische fysica.

"Dit geeft artsen de wetenschap om te ondersteunen wat ze al vermoeden op basis van hun vaardigheden en ervaring, " zegt co-corresponderende auteur Yingfu Li, hoogleraar biochemie en biomedische wetenschappen.

De nieuwe op DNA gebaseerde technologie maakt gebruik van een handheld-apparaat dat lijkt op een bloedglucosemeter. Een microchip analyseert een druppel lichaamsvloeistof zoals bloed, urine of speeksel, met behulp van moleculen die de specifieke eiwitsignatuur van een infectie kunnen detecteren. Het apparaat, ongeveer zo groot als een USB-stick, aangesloten op een smartphone, die het resultaat weergeeft.

De uitvinding combineert elektrochemische engineeringtechnologie ontwikkeld door Soleymani en haar team met biochemische technologie ontwikkeld door Li en zijn collega Dingran Chang. Ze werkten samen met infectieziektearts Marek Smeija, een professor in de geneeskunde die monsters van echte patiënten leverde, en met Todd Hoare, een professor in de chemische technologie.

"Als wetenschappers, we willen dingen mogelijk maken, " zegt Li, "We zijn goed geïnformeerd over verschillende wetenschappelijke en technische principes, en als je ze samenvoegt om mensen te helpen, dat is een speciaal gevoel. De kans hebben om de samenleving te beïnvloeden, is de reden waarom we dit werk allemaal doen."

De bestaande praktijk vereist doorgaans het verzenden van monsters naar laboratoria om te worden gekweekt, een proces dat dagen kan duren. Door onmiddellijke resultaten aan patiënten te bieden, kan de verspreiding van infecties worden verminderd, de kwaliteit van leven van patiënten verbeteren en het werk van drukke clinici vereenvoudigen.

De nieuwe technologie kan onderscheid maken tussen stammen van dezelfde bacterie die met antibiotica kunnen worden behandeld en andere die resistent zijn tegen antibiotica, een kritisch onderscheid dat kan helpen het groeiende probleem van antimicrobiële resistentie te bestrijden, of AMR.

"Artsen identificeerden vertragingen bij het testen als een probleem dat moest worden opgelost, " zegt Soleymani, die de Canada Research Chair in Miniaturized Biomedical Devices bekleedt. "We wilden een systeem bouwen dat de arts tijdens het eerste bezoek van de patiënt zoveel mogelijk informatie kan geven."

De onderzoekers zijn bezig met het testen van een aanpassing van dezelfde technologie voor het virus dat COVID-19 veroorzaakt, met behulp van monsters uit een Hamilton-kliniek.

"Deze technologie is zeer veelzijdig en we komen heel dicht bij het gebruik van dezelfde technologie voor COVID-19-tests, " zegt Li, die ook lid is van McMaster's Michael Groote Institute for Infectious Disease Research.

De onderzoekers onderzoeken goedkeuringen van de regelgevende instanties en partnerschappen met de industrie om de technologie zo snel mogelijk op grote schaal te gebruiken. niet alleen in Canada, maar over de hele wereld, vooral waar de toegang tot laboratoriumtests beperkt is of niet bestaat.

"Ik denk dat deze technologie een stap is in de richting van democratisering van de diagnose en het beheer van ziekten, " zegt hoofdauteur Richa Pandey, een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Soleymani. "Dit is technologie die overal ter wereld kan worden gebruikt waar testen nodig is."