Тест на основе чипа с нанопорой выявит коронавирус за пять минут

Ученые из Японии и США разработали тест на SARS-CoV-2, который совмещает нанотехнологии и машинное обучение. В отличие от ПЦР-теста, он не требует экстракции РНК вируса и занимает около пяти минут. Несмотря на простоту, анализ имеет высокую чувствительность и специфичность.

Credit:
Shao-Chun Wang | 123rf.com

В условиях пандемии необходимы тест-системы, которые позволяют быстро и точно определить, заражен человек или нет. На данный момент «золотым стандартом» является тест на основе ПЦР с обратной транскрипцией. Несмотря на высокую точность, для его проведения нужно достаточно много времени. Это не только увеличивает вероятность заражения медицинских работников, но и препятствует своевременному контролю вспышек болезни.

Ученые из Японии и США разработали тест-систему, которая использует нанопоры и машинное обучение для обработки результатов. Для теста нужен образец слюны, он не требует выделения вирусного генома и занимает около пяти минут.

В основе тест-системы лежит кремниевый чип, покрытый нитридом кремния, с нанопорой диаметром 300 нанометров. При попадании вирусной частицы в пору она временно снижает ионный ток, что регистрируют хлоридсеребряные электроды. Это позволяет получить информацию об объеме, структуре и поверхностном заряде частицы, которая оказалась в поре.

Чтобы интерпретировать сигналы, которые могут составлять всего нескольким наноампер, необходимо машинное обучение системы. Для тренировки алгоритма авторы работы использовали 40 ПЦР-положительных и 40 ПЦР-отрицательных образцов слюны.

Система обладает высокой чувствительностью. Она позволяет различить схожие по размерам коронавирусы, вызывающие обычную простуду, MERS, SARS и COVID-19. При проверке тест-системы на образцах слюны пациентов чувствительность и специфичность теста составили 90% и 96%, соответственно.

Авторы исследования считают, что их система может заменить ПЦР-тесты благодаря высокой скорости и точности анализа.

Источник

Taniguchi et al. // Combining machine learning and nanopore construction creates an artificial intelligence nanopore for coronavirus detection // Nature Communications 12, article number: 3726 (2021), published 17 June 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-24001-2

Добавить в избранное

Вам будет интересно