Ученые предложили новый метод разработки диагностических медицинских тестов
Программное обеспечение (ПО), предлагающее новые пути для ускорения проектирования и разработки новых диагностических тестов разработала группа биоинженеров и химиков из Шотландии и Китая, 28 марта статья с описанием их метода опубликована в журнале Nature Communications.
Разработчики надеются, что их продукт, помогая ускорить процесс создания новых диагностических тестов, может помочь в борьбе с будущими пандемиями. В настоящее время система находится в свободном доступе для изучения, адаптации и использования другими исследователями по всему миру.
Ее уже можно использовать для выявления ранних стадий неинфекционных заболеваний, в том числе рак, что позволит пациентам получить более своевременное лечение.
Решая задачу создания системы, ученые начали с разработки графов реакций — математических представлений биомеханических процессов, которые позволяют проводить быстрые диагностические тесты на основе амплификации ДНК (процесс образования дополнительных копий участков хромосомной ДНК), перекрестной (CPA) и петлевой (LAMP).
Если проведение тестов полимеразной цепной реакции (ПЦР) требует доступа к сложным лабораториям с обученным персоналом, то изотермические тесты типа LAMP могут дать быстрые и точные результаты, создавая взаимодействия между химическими веществами и цепями ДНК, содержащимися в образцах пациентов, отмечают разработчики.
Однако в настоящее время эти экспресс-тесты разрабатываются под конкретную мишень, тогда как в ПО, разработанном шотландскими и китайскими учеными, осуществлен универсальный подход к созданию новых тестов.
Ими создан программный инструмент, который преобразует графики реакций в предложение того, как можно использовать химические праймеры (короткие фрагменты нуклеиновой кислоты) и реакции для получения желаемых диагностических результатов.
Авторы протестировали свою систему, разработав химические праймеры и реакции для четырех различных диагностических тестов. Три из них должны были выявлять инфекционные заболевания и один — рак как неинфекционное заболевание.
Также ими был успешно создан мультиплексный тест на форму ВИЧ с высоким уровнем вариации последовательности, высокочувствительный тест на туберкулез и исследование для анализа клинических образцов пациентов на наличие гепатита В.
Кроме того, был разработан анализ для обнаружения коротких последовательностей микроРНК, что важно для диагностики и прогнозирования рака, в том числе плоскоклеточного рака полости рта, рака молочной железы и глиомы.
Доктор Жюльен Ребуд, соавтор статьи из Университета Глазго отметил: «Пандемия COVID-19 научила мир тому, как жизненно важно быстро разрабатывать точные, чувствительные, специфические средства диагностики для отслеживания новых заболеваний и прямого лечения.
Он добавил, что их программируемая система предложила новый способ поддержки такого быстрого диагностического развития. Разработчики сделали ее максимально доступной для других исследователей по всему миру, опубликовав графики и данные для бесплатного использования в Интернете.
«Надеемся, что она будет действительно полезна исследователям и клиницистам в широком спектре приложений, и мы с нетерпением ждем новых приложений, которые они найдут для этой системы», — сказал в заключение доктор Ребуд.
