Учени постигнаха голям пробив в точността и скоростта, с които могат да бъдат идентифицирани и лекувани често смъртоносни патогенни инфекции. Това е време, което в много случаи е критично за спасяването на живота на пациента.

Учени от Националния институт за наука и технологии в Улсан (UNIST) в Южна Корея представиха своя нов диагностичен метод, наречен флуоресцентна хибридизация in situ (FISH), използвайки изкуствени полимери - пептидни нуклеинови киселини (PNA) - които действат като сонди, свързвайки се с различни генетични последователности в бактериите.

Когато двете сонди се свържат с целевата последователност, се излъчват флуоресцентни сигнали, които по същество разкриват "отпечатъка" на различните патогени.

"Техниката FISH позволява бързо откриване и идентифициране на микроби въз основа на вариациите в техните геномни последователности, без необходимост от времеемко култивиране или секвениране", отбелязват учените. "Въпреки това, бумът в данните за микробните геноми напоследък затруднява проектирането на подходящ набор от сонди за смесени микробни проби. Разработихме нов набор от PNA-базирани FISH сонди с оптимална целева специфичност, като анализирахме вариациите в 16S рибозомната РНК последователност при всички бактериални видове."

В лабораторни условия FISH успя да открие седем вида бактерии, които често заразяват хората: Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, Bacillus subtilis, Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aureus. Методът показа над 99% точност за всички, с изключение на S. aureus - патоген, който инфектира кожната тъкан - при който успеваемостта все още беше висока - 96,3%. При някои бактерии точността достигна 99,9%.

"Откриването [се основава] на енергийния трансфер чрез резонанс на Фьорстер (FRET) между двойки съседни PNA сонди, което елиминира кръстосаните сигнали между видовете", казват учените. "Използвахме бърза последователна идентификация на видовете чрез химически отделящи се флуорофори, без да компрометираме точността на детекцията. Благодарение на изключителната си точност и повишената скорост, този метод има огромен потенциал за клинична употреба."

Въпреки че звучи сравнително просто, ефективността на системата е резултат от значителни усилия. Екипът анализира 19 885 известни генетични последователности от 14 614 вида бактерии и проектира PNA сонди, които се свързват специфично с рибозомната РНК на патогена. PNA сондите имат значителни предимства пред традиционните ДНК сонди, тъй като могат да проникнат през клетъчните стени на патогена. Свързването на две сонди към един и същи патоген подобрява точността, особено в случаите, когато заболяването е причинено от няколко различни патогена.

Методът FISH може да предостави резултати за по-малко от три часа. Конвенционалните диагностични инструменти - кръвни тестове и полимеразна верижна реакция (PCR) - могат да отнемат от дни до седмици. За пациенти, борещи се с животозастрашаващи инфекции като сепсис, бързата диагностика и лечение са от критично значение.

Бързото получаване на резултати може също така да помогне да се избегне ненужно прилагане на неподходящи антибиотици.

"Този метод ще подпомогне диагностиката на инфекции, изискващи незабавно антибиотично лечение, като сепсис, инфекции на пикочните пътища и пневмония, като същевременно ще спомогне за намаляване на ненужната употреба на антибиотици", казва д-р Сунгхо Ким от катедрата по биомедицинско инженерство в UNIST.

Сега екипът ще продължи с тестове върху кръвни проби от болни пациенти, за да оцени как FISH се представя в клинични условия.