Onderzoekers van de University of Central Florida hebben een nieuwe techniek ontwikkeld die artsen een sneller en gevoeliger instrument kan geven om pathogenen te detecteren die verband houden met inflammatoire darmaandoeningen. waaronder de ziekte van Crohn.

De nieuwe op nanodeeltjes gebaseerde techniek kan ook worden gebruikt voor de detectie van andere microben die wetenschappers eeuwenlang hebben uitgedaagd omdat ze zich diep in menselijk weefsel verbergen en in staat zijn om cellen te herprogrammeren om het immuunsysteem met succes te omzeilen.

De microben verschijnen jaren later weer en kunnen ernstige gezondheidsproblemen veroorzaken, zoals bij tuberculose. Er bestaan ​​huidige testmethoden om deze verborgen microben te vinden, maar vereisen een lange tijd om een ​​effectieve behandeling te voltooien en stellen vaak weken of zelfs maanden uit.

UCF Associate Professor J. Manuel Perez en Professor Saleh Naser en hun onderzoeksteam hebben een methode ontwikkeld met behulp van nanodeeltjes die zijn gecoat met DNA-markers die specifiek zijn voor de ongrijpbare pathogenen. De techniek is effectief en nauwkeuriger dan de huidige methoden om zelfs kleine hoeveelheden van een ziekteverwekker op te pikken. Belangrijker, het duurt uren in plaats van weken of maanden om resultaten te leveren, mogelijk geven artsen een sneller instrument om patiënten te helpen.

"Onze nieuwe techniek heeft de traditionele moleculaire en microbiologische methoden overtroffen, " zei Naser, een professor aan het UCF College of Medicine. "Zonder afbreuk te doen aan specificiteit of gevoeligheid, de nano-methode leverde binnen enkele uren betrouwbare en nauwkeurige resultaten op in vergelijking met maanden."

Het translationele onderzoekswerk van de groep is gepubliceerd in de huidige editie van het tijdschrift PLOS Een.

Het team creëerde hybridiserende magnetische relaxatie-nanosensoren (hMRS) die minuscule hoeveelheden DNA kunnen uitvissen en detecteren van pathogenen die zich in de cellen van een patiënt verbergen. De
haardunne hMRS zijn samengesteld uit een met polymeer gecoat ijzeroxide nanodeeltje en zijn chemisch gemodificeerd om specifiek te binden aan een DNA-marker die uniek is voor een bepaald pathogeen.

Wanneer de hMRS bindt aan het DNA van de ziekteverwekker, een magnetisch resonantiesignaal wordt gedetecteerd, die wordt versterkt door de watermoleculen die het nanodeeltje omringen. Dan kan de onderzoeker de verandering in de magnetische handtekening op een computerscherm of draagbaar elektronisch apparaat lezen, zoals een smartphone, en bepalen of het monster is geïnfecteerd met een bepaald pathogeen.

De onderzoekers gebruikten Mycobacterium avium spp. paratuberculose (MAP), een pathogeen dat betrokken is bij de oorzaak van de ziekte van Johne bij runderen en de ziekte van Crohn bij mensen, om hun techniek uit te testen. Ze gebruikten een groot aantal bloed- en biopsieweefselmonsters van patiënten met de ziekte van Crohn en vleesmonsters van runderen met de ziekte van Johne.

"Het gaat erom medische professionals eenvoudige en betrouwbare hulpmiddelen te geven om de verspreiding van een ziekte beter te begrijpen, terwijl mensen geholpen worden sneller behandeld te worden, " zei Perez, die werkt bij UCF's Nanoscience Technology Center. "Dat is mijn doel. En daar heeft nanotechnologie echt veel te bieden, vooral wanneer de technologie gevalideerd is met behulp van klinische, voedsel- en milieumonsters zoals in ons geval."

Het Nationaal Instituut voor Algemene Medische Wetenschappen (NIGMS), dat deel uitmaakt van de National Institutes of Health, en financierde het onderzoek, zei dat dit soort fundamenteel onderzoek de basis kan vormen voor medische doorbraken.

"Vorig jaar nog Dr. Perez en zijn team ontdekten onverwacht de DNA-bindende eigenschap van hun magnetische nanosensoren, en nu hebben ze aangetoond dat dit de basis kan worden voor een snelle, gevoelige laboratoriumtest voor moeilijk meetbare bacteriën en virussen in patiëntmonsters, " zei Janna Wehrle, doctoraat, van NIGMS. "Dit is een prachtig voorbeeld van hoe snel een vooruitgang van de onderzoeksbank kan gaan om aan een belangrijke klinische behoefte te voldoen."