Как нам всем известно, иммунная система человека работает по принципу адаптации, порождая определенные антитела к определенным «вредителям» в крови. Анализ наличия/отсутствия тех или иных антител может рассказать о наличии/отсутствии тех или иных заболеваний у человека. Однако не всегда факт наличия антител можно приравнять к наличию болезни, поскольку важную роль играет и их количество.

Современные методы количественного определения антител достаточно сложны и, честно признаться, дорогостоящи. Потому ученые из Американского химического общества (ACS) решили изобрести свою методику выявления и подсчета антител в крови за счет биолюминесцентных белков-датчиков и камеры смартфона.

Какие именно физико-химические процессы задействованы в работе устройства, насколько точны его результаты, и как может измениться диагностика заболеваний благодаря этой разработке? Об этом мы узнаем из доклада ученых.

Основа исследования

Антитела это белки плазмы крови, которые вырабатываются плазматическими клетками иммунной системы и уничтожают различные чужеродные вещества (бактерии, грибы, паразиты, вирусы и т.д.). Универсальных антител не бывает, каждые из них борются с чем-то определенным.

Чужеродное вещество имеет свое «знамя» (антиген), которое оно гордо несет на поле боя. Распознав этот уникальный маркер, антитело атакует именно его. Эта война длится столько, сколько жизнь самого человека, в теле которого она протекает.

Однако наша иммунная система не всегда способна справиться с врагом самостоятельно, тогда на помощь приходят лекарства и различные медицинские мероприятия. И, как мы знаем, первый и самый важный шаг в борьбе с болезнью это диагностика, т.е. реализация принципа «знай своего врага в лицо».

Как отмечают сами авторы исследования, в некоторых случаях диагностика по определению наличия тех или иных антител сводится к простому «да/нет», т.е. достойно знать, что антитела есть или их нет. Но вот в других ситуациях (как, например, в случае с нынешней пандемией) важную роль играет и количество антител.

Современные методы количественного анализа антител (иммуноферментный анализ, хемилюминесцентный иммуноанализ, поверхностный плазмонный резонанс, радиоиммунный анализ и т.д.) достаточно затратны, сложны и трудоемки.

Одним из самых важных критериев будущего устройства ученые называют его простоту, когда тест может выполнить любой неподготовленный человек в любых условиях, в том числе в районах с ограниченными ресурсами.

Среди нынешних разработок в области миниатюризации средств анализа антител присутствуют и лаборатория на кристалле, и датчики нуклеиновых кислот, и датчики на базе оптоволокна. Все эти методы работают, однако они также требуют сложного оборудования, подготовленного персонала и довольно много времени. Не говоря уже о том, что большинство из них до сих пор реализуют принцип «да/нет», а не количественного определения.

Изменить столь неприглядную тенденцию в разработках могут сенсорные белки, основанные на биолюминесцентном резонансном переносе энергии (BRET от bioluminescence resonance energy transfer). Для POC тестирования они хороши тем, что их сигналы можно обнаружить с помощью простых устройств, таких как камера смартфона.