Sciencemag.cz
Doporučujeme
Biočip je rychlý jako antigenní test a zároveň spolehlivý jako metoda PCR. Tým českých vědců z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR pod vedením Hany Lísalové dosáhl nejdůležitějšího milníku při vývoji unikátního systému na detekci viru SARS-CoV-2 způsobujícího onemocnění covid-19. Výzkum biosenzorů, na kterých je systém založen, potvrdil jejich citlivost a spolehlivost a otevřel nové možnosti pro další vývoj v této oblasti.
Na výzkumu metody spolupracovali fyzikové s týmy Biologického centra Akademie věd ČR a Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích. Výsledky nyní publikoval prestižní časopis ACS Applied Materials and Interfaces.
„Výsledkům našeho současného výzkumu předcházela mnohaletá práce na vývoji biočipů určených pro detekci jiných patogenů, jako je například původce žloutenky nebo E. coli. Po vypuknutí pandemie covid-19 nás napadlo využít ji také pro detekci viru SARS-CoV-2,“ říká Hana Lísalová, vedoucí výzkumného týmu z Fyzikálního ústavu AV ČR. Základní výzkum se nyní podařilo dotáhnout do konce a prokázat funkčnost a spolehlivost jimi vyvinutého řešení.
Virologové z Biologického centra AV ČR a Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity, kteří se na vývoji a optimalizaci biočipu podíleli, připravovali a testovali vzorky obsahující infekční virové částice, pomáhali optimalizovat detekci a stanovit citlivost senzoru a kontrolovali výsledky pomocí standardních metod detekce koronaviru SARS-CoV-2. Jako klíčová se ukázala spolupráce s dalšími vědeckými pracovišti v Česku i v zahraničí. „Zejména spolupráce s týmem An-Suei Yanga z tchajwanské Academia Sinica, který vyvinul a poskytl nám protilátku,“ uvádí Hana Lísalová.
Unikátní technologie: polymer, protilátky a N-protein
Průlomová technologie kombinuje fyzikální, chemické a biologické principy. Systém funguje na bázi funkčního biočipu, na kterém je nanesena tenká vrstvička polymeru. Na něj jsou poté navázány protilátky, které specificky zachytávají virus SARS-CoV-2. Díky této speciální, tzv. antifoulingové úpravě se na biočipu ostatní částice nezachytí a jsou odplaveny pryč.
Zmíněné protilátky navázané na antifoulingovém kartáči reagují na virový N-protein, který je stabilnější a nepodléhá mutacím v takové míře jako S-protein. Výhodou metody je tedy také její spolehlivost, která nemusí být ovlivněna různými mutacemi. Metoda těží z absence úpravy vzorků, kdy detekovaný N protein tvoří komplexy s virovou RNA, tudíž se signál přirozeně zesiluje. Díky tomu je tato metoda také výrazně rychlejší v porovnání s klasickými PCR testy, u kterých je nutné nejprve izolovat virovou RNA.
„Skvělých výsledků v tomto výzkumu bylo možné dosáhnout díky velkému nasazení špičkových vědců mezioborového týmu. Právě interdisciplinarita může výsledky vědeckého výzkumu posunout k ještě výraznějším celospolečenským dopadům. Ve Fyzikálním ústavu se na ni proto již řadu let soustředíme,“ řekl Alexandr Dejneka, vedoucí Sekce optiky Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR, v níž výzkum vznikal. Hlavními výzkumnicemi byly kromě Hany Lísalové ještě Michala Forinová a Alina Pilipenco z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR.
Paralelně s tímto rozsáhlým základním výzkumem pracují vědci z Fyzikálního ústavu AV ČR také na aplikaci vyvíjených biočipových systémů do praxe – pracují například na přenosném robotickém systému ve spolupráci se společností CARDAM Solution.
Odkaz na publikaci
https://doi.org/10.1021/acsami.1c16930
