აივ-ის ვაქცინების შემუშავებასთან ერთად, გაჩნდა სერიოზული დიაგნოსტიკური დილემა – ვაქცინით გამოწვეული სეროპოზიტიურობა (VISP). VISP ნიშნავს, რომ ვაქცინირებული პირების ორგანიზმში წარმოიქმნება ანტისხეულები, რომელთა გარჩევა რეალური აივ ინფექციით გამოწვეული ანტისხეულებისგან სტანდარტული ტესტირების მეთოდებით ფაქტობრივად შეუძლებელია. ამ მდგომარეობამ შეიძლება გამოიწვიოს მასშტაბური ცრუ დადებითი შედეგები, რაც პაციენტებში სტრესსა და დაბნეულობას იწვევს.
ამ პრობლემის გადასაჭრელად, ახალი კვლევა წარმოგვიდგენს ტექნოლოგიურ გარღვევას: პორტატულ დიაგნოსტიკურ ტესტს (POC), რომელიც 5 წუთში ერთდროულად ავლენს აივ-ის ოთხ მთავარ მარკერს. ელექტროქიმიური სენსორული ტექნოლოგიისა და მანქანური სწავლების ალგორითმების ინტეგრაციის წყალობით, ტესტი ახერხებს აქტიური აივ ინფექციის ვაქცინაციის რეაქციისგან ზუსტად განსხვავებას.
აივ-ის პროფილაქტიკური ვაქცინების მექანიზმი მდგომარეობს იმაში, რომ ისინი იმუნურ სისტემას უბიძგებენ ანტისხეულების გამომუშავებისკენ აივ-ის ძირითადი ცილოვანი კომპონენტების წინააღმდეგ (gp120, gp41, p24) – იმავე სამიზნეების წინააღმდეგ, რომელთა აღმოჩენასაც სტანდარტული დიაგნოსტიკური ტესტები ცდილობენ. ამის შედეგია, რომ ვაქცინირებული, მაგრამ არაინფიცირებული პირები ხშირად იღებენ ცრუ დადებით პასუხს ანტისხეულებზე დაფუძნებული ტესტირებით. VISP-ის სიხშირე, ვაქცინისა და ტესტის მიხედვით, მერყეობს <1%-დან >95%-დე.
სამწუხაროდ, ჩვეულებრივ ანტისხეულებზე დაფუძნებულ ტესტებს (ELISA, Western blot, rapid tests) არ შეუძლიათ ვაქცინაციით ინდუცირებულ და რეალური ინფექციით გამოწვეულ ანტისხეულებს შორის განსხვავების პოვნა. ეს დიაგნოსტიკური კონფლიქტი იწვევს სერიოზულ კლინიკურ და სოციალურ შედეგებს: მწვავე ფსიქოლოგიურ დისტრესს, სოციალურ სტიგმას, სისხლის დონაციის აკრძალვასა და არასწორ კლინიკურ მართვას. მიუხედავად იმისა, რომ RNA-ზე დაფუძნებულ ვირუსული დატვირთვის ტესტებს შეუძლია ნამდვილი ინფექციის დადასტურება, ისინი ძვირადღირებულ და ლაბორატორიულად რთულ პროცედურებს წარმოადგენენ, რაც ზღუდავს მათ ფართო გამოყენებას.
მულტიპლექსური ელექტროქიმიური ანალიზი:
მკვლევრებმა შექმნეს ნანოტექნოლოგიაზე დაფუძნებული, მულტიპლექსური ელექტროქიმიური ანალიზი, რომელსაც გააჩნია ოთხი სამიზნე მარკერის ერთდროულად გამოვლენის უნარი:
p24 ანტიგენი: ვირუსის ძირითადი ცილა, რომელიც ინფექციის ყველაზე ადრეულ ფაზაში ფიქსირდება.
p24-ის საწინააღმდეგო ანტისხეული.
აივ-1-ის ვირუსული RNA: აქტიური ვირუსის რეპლიკაციისა და გამრავლების პირდაპირი ინდიკატორი.
MS2 ბაქტერიოფაგის RNA: შიდა საკონტროლო ინდიკატორი ანალიზის სიზუსტის უზრუნველსაყოფად.
ეს ტესტი ეფუძნება მაღალტექნოლოგიურ ელექტროქიმიურ სენსორულ პლატფორმას. ტესტის საფუძველია ოქროს ეკრანის ფორმით ნაბეჭდი ელექტროდები (Gold screen-printed electrodes), რომელთა ზედაპირი ქიმიურად არის მოდიფიცირებული ორი ტიპის ბიომოლეკულური ზონდით: სპეციფიკური ანტისხეულებით ცილოვანი სამიზნეების დასაფიქსირებლად და ანტისენსური ოლიგონუკლეოტიდებით ვირუსული RNA-ს შესაკავებლად.
ეს ზონდები მონიშნულია მეთილენის ლურჯით (Methylene Blue), რომელიც არის ელექტროაქტიური მოლეკულა და წარმოქმნის ელექტრულ სიგნალს. სამიზნე მოლეკულების (აივ-ის მარკერების) აღმოჩენა ხდება ციკლური ვოლტამეტრიის მეთოდით. ეს ტექნიკა ზომავს ელექტროდზე ძაბვის ცვლის საპასუხოდ წარმოქმნილ ელექტრულ დენს (რედოქს სიგნალს). როდესაც სამიზნე მოლეკულა (მაგალითად, p24 ანტიგენი ან ვირუსული RNA) უკავშირდება ელექტროდზე არსებულ ზონდს, ის ცვლის მეთილენის ლურჯის რედოქს აქტივობას. აღნიშნული ვლინდება როგორც მკვეთრი ცვლილება რედოქსის სიგნალებში, რაც მკვლევრებს საშუალებას აძლევს, ზუსტად დაადგინონ ნიმუშში აივ-ის მარკერის არსებობა/კონცენტრაცია. ამგვარად, ელექტროდები ფუნქციონირებს როგორც მაღალმგრძნობიარე სენსორები, რომლებიც ბიოლოგიურ მოვლენას (მოლეკულის დაკავშირებას) ელექტრულ სიგნალად გარდაქმნის.
ამ მაღალი მგრძნობელობის ანალიზის უპირატესობა მის სიმარტივეშია: სმარტფონის ზომის, 3D-პრინტით შექმნილი პორტატული მოწყობილობა ნიმუშებს ამუშავებს მხოლოდ 4-წუთიანი ვირუსული ლიზისის ეტაპის შემდეგ. ეს ნიშნავს, რომ კომპლექსური ლაბორატორიული ექსტრაქცია აბსოლუტურად არ არის საჭირო, რაც ტესტს იდეალურ საშუალებად აქცევს სწრაფი დიაგნოსტიკისთვის საველე ან რესურსებით შეზღუდულ პირობებში.
ასეთი ინოვაცია სრულად აკმაყოფილებს ჯანდაცვის მსოფლიო ორგანიზაციის (WHO) დიაგნოსტიკის ASSURED კრიტერიუმებს: ხელმისაწვდომი, მგრძნობიარე, სპეციფიკური, მომხმარებლისთვის მოსახერხებელი, სწრაფი და აღჭურვილობისგან თავისუფალი.
სამიზნე მარკერების შერჩევა:
აივ ინფექცია ვითარდება კონკრეტული ეტაპების მიხედვით. ვირუსული RNA ჩნდება ყველაზე ადრე, ინფექციიდან რამდენიმე დღეში, რასაც მოსდევს p24 ანტიგენის გამოვლენა, ხოლო ანტისხეულები წარმოიქმნება ბოლოს. სწორედ RNA-ს დეტექცია იძლევა ინფექციის ყველაზე ადრეული “დაბნელების ფაზის” (eclipse phase) აღმოჩენის საშუალებას, რომელსაც ანტისხეულებზე დაფუძნებული ტესტები ვერ აფიქსირებს.
პროვირუსული DNA ტესტებისგან განსხვავებით, პლაზმის RNA ტესტირება ზუსტად მიუთითებს აქტიურ ვირუსულ რეპლიკაციასა და ინფექციურობაზე. p24 ანტიგენისა და ანტისხეულების დეტექციის ერთდროულად ჩართვა აფართოებს ტესტის დიაგნოსტიკურ ფანჯარას, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის მის მგრძნობელობასა და სპეციფიკურობას. დამატებით, MS2 RNA გამოიყენება როგორც შიდა ხარისხის კონტროლი, რაც უზრუნველყოფს ნიმუშის საბოლოო შედეგების სანდოობას.
მგრძნობელობა და სპეციფიკურობა: ლაბორატორიული და კლინიკური მტკიცებულება
ანალიზის მეშვეობით, p24 ანტიგენის გამოვლენა ხდება ულტრა-დაბალი დეტექციის ზღვარით(5.88 pg/ml) და ანტისხეულების შემთხვევაში (10.96 pg/ml), რაც არა მხოლოდ კონკურენტუნარიანია, არამედ აღემატება კიდეც არსებული ELISA ტესტების ანალიტიკურ შესაძლებლობებს. განსაკუთრებით აღსანიშნავია, რომ RNA-ის დეტექციის ზღვარი აღწევს 1250 copies/ml-მდე უმაღლესი სპეციფიკურობით და არ ავლენს ჯვარედინ რეაქტიულობას მონათესავე ვირუსებთან, როგორიცაა ზიკა ან დენგე.
104 პლაზმის ნიმუშზე ჩატარებულმა ფართომასშტაბიანმა და მკაცრმა კლინიკურმა ტესტირებამ (რომელიც მოიცავდა ინდივიდებს აივ-დადებითი, უარყოფითი, ვაქცინირებული და აუცრელი სტატუსით) დაადასტურა ტესტის მაღალი ეფექტურობა. კერძოდ, მან აჩვენა 95%-იანი მგრძნობელობა და 98%-იანი სპეციფიკურობა აივ ინფექციის ვაქცინაციის შედეგად გამოწვეული რეაქციისგან გასარჩევად.
წყარო: Science Advances
