Жители бедных стран часто не могут вовремя получить надлежащего лечения из-за отсутствия диагностических тестов. Учёные из Имперского колледжа Лондона (Великобритания) пришли к несколько парадоксальному решению: им поможет золото.

Один из наиболее распространённых диагностических тестов ELISA (иммуноферментный анализ, ИФК) использует небольшие пробирки, покрытые специфическими антителами, которые способны связываться со строго определёнными молекулами (антигенами) в образце крови, продуцирующимися бактериями, вирусами или раковыми клетками.

После внесения в пробирки с антителами образцов крови их отмывают от несвязавшихся антител и вновь добавляют меченные специальным ферментом специфические антитела (второй набор).

Рис. 1 .Схема плазмонного иммуноферментного анализа: а) восстановление катионов золота пероксидом даёт либо сферические наночастицы и красное окрашивание, либо нерегулярные сгустки разных наночастиц и синие окрашивание. (Илл. Nature).

После этого антигены оказываются зажатыми между молекулами иммобилизованных и меченых антител. Цветная ферментативная реакция идёт в присутствии перекиси водорода и субстрата, представленного неокрашенным соединением, которое в процессе пероксидазной реакции (катализируемой тем самым ферментом, привязанным к антителу из второго набора) окисляется до окрашенного продукта (см. видео ниже).

Интенсивность окрашивания зависит от количества выявленных специфических антител, и потому результат оценивается спектрофотометрически. К сожалению, такое оборудование весьма дорого и во многих случаях попросту недоступно.

Британцы разработали свой вариант ELISA — плазмонный иммуноферментный анализ, который позволяет качественно оценить получаемый в тесте результат без привлечения какого-либо специального прибора. Просто «на глаз».

Обновлённый метод основан на способности пероксида водорода восстанавливать катионы золота, осаждая их в виде металлических наночастиц. Скорость этой реакции определяет то, какие именно наночастицы будут образовываться. Низкая концентрация пероксида означает медленный рост, который приводит к формированию беспорядочных сгустков наночастиц разного размера. Высокая концентрация пероксида, напротив, обеспечивает быстрый рост сферических частиц правильной формы.

Благодаря способности наночастиц золота взаимодействовать со светом и особенностям этого взаимодействия нерегулярные сгустки наночастиц окрашивают раствор в синий цвет, в то время как сферические частицы правильной формы дают красное окрашивание (речь идёт о плазмонах).

Таким образом, в плазмонном иммуноферментном анализе второй набор антител несёт на себе фермент каталазу, который разрушает пероксид. После добавления второго набора антител и промывки в образцы вносится раствор пероксида водорода.

Если анализируемый образец крови содержит искомую молекулу, то антитело из второго набора обязательно свяжется с ней, позволив каталазе разрушить бóльшую часть пероксида. В результате добавление раствора золотых ионов приведёт к очень медленному росту нерегулярных агрегатов наночастиц, что, в свою очередь, вызовет синее окрашивание в пробирке. Если же искомого протеина в образце крови не было, второе антитело не сможет ни с чем связаться и будет вымыто перед добавлением раствора пероксида. Таким образом, проба золотыми ионами даст красное окрашивание.

Конечно, это не количественный, а скорее качественный анализ (есть/нет, много/мало), но в большинстве случаев, таких как ВИЧ, этого достаточно. Более того, чувствительность метода такова, что позволяет определять ВИЧ-инфекцию при концентрациях её маркера настолько низких, при которых даже «золотой стандарт ВИЧ-диагностики» даёт (ошибочно!) отрицательный результат.

Подробности нового метода изложены в журнале Nature Nanotechnology.