Jedinečný český biočip je revolucí v odhalování covidu. Čím trumfuje testy?

Fyzikální ústav Akademie věd České republiky se pochlubil nebývalým úspěchem. Výzkumnému týmu z Oddělení optických a biofyzikálních systémů pod vedením Hany Lísalové se podařilo dokončit vývoj covidového biočipu, pomocí kterého je možné v řádech minut spolehlivě odhalit přítomnost koronaviru SARS-CoV-2 v těle.

Nová metoda, která byla popsána v prestižním časopisu Applied Materials and Interfaces, kombinuje rychlost antigenního testu s vysokou přesností metody PCR, což bylo prokázáno již na více než tisícovce různých typů vzorků.

Čip měl podle informací AV ČR původně vyhledávat škodlivé látky v potravinách, citlivý biodetekční systém se ale tým Hany Lísalové rozhodl tváří v tvář pandemii využít právě pro detekci koronaviru. Nad rámec testování lidí jej lze navíc používat také pro analýzy stěrů z obleků či vody, což je další nesporně pozitivní vlastnost, které bude moci být již v budoucnu plošně využíváno. S funkčními prototypy se počítá v horizontu několika měsíců, a to i díky zmíněnému faktu, že vědci nemuseli s vývojem začínat od nuly.

Biočip českých vědců rychle a spolehlivě detekuje SARS-CoV-2, prokázala studie

Tým českých vědců z @FZU_AVCR pod vedením Hany Lísalové dosáhl nejdůležitějšího milníku při vývoji systému na detekci viru SARS-CoV-2 způsobujícího onemocnění #covid19.https://t.co/8b3bYkPYcc pic.twitter.com/GZtrTYkBNe

— Akademie věd ČR (@Akademie_ved_CR) December 16, 2021

Od potravin ke koronaviru

Vědci vychází z vlastní práce na biodetekčním systému pro rychlé odhalování patogenních látek v potravinách, na kterém spolupracují s Ochrannou službou Policie ČR a který se již v laboratořích osvědčil. „Během dvaceti minut jsme například přímo detekovali bakterie E. coli nebo salmonely v homogenizovaném hamburgeru,” říká Alexandr Dejneka, který s Hanou Lísalovou na projektu spolupracuje. Bakterie se přitom podařilo prokázat už v pouhých jednotkách na mililitr vzorku a srovnatelné citlivosti vědci dosáhli také při odhalování viru žloutenky typu A.

Biodetekční čip si lze představit jako zlatý plíšek, jehož systémy jsou založeny na bázi tv. ultra-rezistentních polymerních povrchů, které při přímém kontaktu s reálnými biologickými médii neztrácejí funkční rozpoznávací vlastnosti. Pokud je vzorek negativní, lze výměnné polymerní biočipy využívat opakovaně, a to až do záchytu koronaviru. V případě pozitivního nálezu dojde ke kontaktu viru s tenkou vrstvou patentovaného polymeru, na kterou jsou v souladu s tzv. antifoulingovou metodou naneseny protilátky. Ty reagují výhradně na virus SARS-CoV-2 a všechny ostatní látky se z něj odplaví.

Úspěch spolupráce

Klíčem k úspěchu, nad rámec spolupráce vědců z různých oborů, bylo zaměření na N-protein viru, který nepodléhá tak výrazným mutacím jako S-protein, pomocí kterého se vyhodnocují PCR testy. Rychlost pak vychází z absence úpravy vzorku, kdy detekovaný N-protein tvoří komplexy s virovou RNA, tudíž se signál přirozeně zesiluje a na rozdíl od klasických PCR již není nutné nejprve RNA izolovat a dále ji analyzovat.

💠 O „lapači“ koronaviru #lidé_akademie_věd

„Oproti současným rychlotestům je hlavním benefitem našeho biosenzoru kombinace rychlosti a citlivosti detekce,“ říká Hana Lísalová z @FZU_AVCR.

Více v časopise A / Věda a výzkum:https://t.co/0rCealGdGr pic.twitter.com/k1nSLUwnES

— Akademie věd ČR (@Akademie_ved_CR) July 16, 2020

Paralelně s tímto rozsáhlým základním výzkumem pracují vědci z Fyzikálního ústavu AV ČR také na aplikaci vyvíjených biočipových systémů do praxe. Ve vývoji je například přenosný robotický systém, který vzniká ve spolupráci se společností CARDAM Solution a který by mohl sloužit k rychlé, leč přesné detekci koronaviru na počkání.

Velmi zjednodušeně si jej lze podle Lísalové představit jako automat na kávu, který ale funguje obráceně. „Kávový automat kelímky s tekutinou vydává, kdežto náš robot je bude přijímat. Člověk k němu přijde, vypláchne si ústní dutinu určitým množstvím roztoku a kelímek vráti do automatu,“ popisuje Lísalová. Pak už bude stačit vyčkat na signál; zelená znamená, že je vše v pořádku, červená pak naznačuje vysoké riziko pozitivního nálezu. V takovém případě bude doporučen ještě kontrolní PCR test.