211service.com
Overvågning af HIV på en billig chip
Måling af viral belastning, eller koncentrationen af HIV i blodbanen, er en af de teknikker, som læger bruger til at overvåge effektiviteten af HIV-behandlinger. En stigning i viral load kan være en advarsel om lægemiddelsvigt eller lægemiddelresistens, hvilket muligvis indikerer, at patienten skal skiftes til et andet lægemiddel. Men i ressourcesvage omgivelser er sådan overvågning uoverkommeligt dyr og udstyrstung. En ny mikrofluidisk chip designet af laboratoriet i Rustem Ismagilov hos Caltech kan gøre det muligt at overvåge viral load i HIV og andre virusinfektioner billigere og nemmere, og teknikken kan også være nyttig til andre former for genetiske tests.
Slip og glid: Den mikrofluidiske enhed, der er vist her, kaldet en SlipChip, indeholder to objektglas præget med brønde af varierende volumen, hvilket gør det muligt at måle molekyler i en lang række koncentrationer. Her bruges en chip til at analysere fem forskellige prøver, repræsenteret af forskellige farver.
Viral belastning måles ofte med PCR, et standard laboratorieværktøj, der kopierer DNA'et eller RNA'et i en prøve mange gange. En nyere tilgang, kaldet digital PCR, gør det muligt at få meget mere præcise tællinger. Ved hjælp af mikrofluidik bliver prøven først opdelt i et væld af bittesmå brønde, så hver brønd sandsynligvis ikke indeholder mere end et molekyle. Når molekylerne derefter amplificeres, er resultatet et simpelt ja-eller-nej-signal for hver brønd.
Flaskehalsen ved de metoder kommer, når du har brug for en måling med et stort dynamisk område, siger Ismagilov. HIV-virusmængden kan for eksempel variere fra 50 til en million molekyler pr. milliliter. En test til at måle den skal være i stand til at håndtere et stort antal molekyler, men alligevel være følsom nok til at tælle sjældne molekyler. Normalt kræver opnåelse af en sådan følsomhed at fortynde en prøve og sprede den ud over flere og flere brønde for at sikre, at der ikke er mere end et molekyle i hver brønd. Ismagilov siger, at så store antal brønde kan være besværlige at analysere. Samtidig kan prøven ikke spredes så tyndt, at knappe molekyler vil blive savnet.
Ismagilov og hans laboratoriemedlemmer fandt på et trick til at håndtere dette dilemma: opdel prøven i en række brønde af forskellig størrelse, kalibreret til at detektere molekyler i forskellige koncentrationer, som kan beregnes sammen. Hvert volumen er følsomt over for et bestemt koncentrationsområde, siger han. Tilsammen giver disse bind mere information end noget enkelt bind individuelt.
Teknikken er afhængig af SlipChip, en simpel mikrofluidisk enhed udviklet af Ismagilov. To overlappende glas- eller plastobjektglas kan injiceres med en væskeprøve og derefter roteres lidt for at adskille væsken i brøndene. Rotationen kan også bringe visse brønde i kontakt, så kemiske reaktioner kan udføres.
I to nylige aviser i Analytisk kemi og Journal of the American Chemical Society , beskriver Ismagilov og hans kolleger matematikken i designet og dets anvendelse til at teste viral belastning i både HIV og hepatitis C. Chipsene kan designes til at udføre flere tests eller måle flere prøver, hvilket Ismagilov siger tilføjer til deres fleksibilitet. I øjeblikket er der brug for andre enheder til andre stadier af PCR-forberedelse og analyse, men forskernes ultimative mål er, at én chip kan håndtere alle disse trin.