Nový indikátor používá živé buňky, které se rozsvítí v případě, že jsou ve vzduchu bioteroristické látky.
Jak rychle odhalit antrax
Při zjišťování bioteroristických látek má rozhodující význam čas. Bakterie, jako je antrax, jsou nakažlivé po dvou až třech minutách působení, takže čím rychleji je možné zabránit šíření látky, tím lépe. Pro boj s antraxem a dalšími šesti typy bakterií se na trhu objevil senzor, který využívá geneticky upravené živé buňky imunitního systému. Ty ve styku s určitým kontaminantem vyzařují světlo.
Detekční proces, počínaje odběrem vzorku vzduchu a konče zjištěním hodnoty, trvá pouhé tři minuty. Firma Innovative Biosensors z marylandského Rockvillu, která senzor prodává, ho nabízí k použití na letištích a v dalších budovách včetně laboratoří, kde se provádí výzkum nebezpečných patogenů. "Využíváme nejrychlejší systém zjišťování patogenů, který existuje," uvádí James Harper, badatel z Lincolnovy laboratoře MIT, kde tuto technologii vyvinul koncem 90. let Todd Rider. "B buňky v těle se vážou na patogeny a reagují během jedné vteřiny," popisuje Harper.
Čekání na modré světlo
Myší B buňky, které jsou základem detekčního systému Lincolnovy laboratoře, lze upravovat tak, aby zjišťovaly jakoukoli chemickou látku, k níž existuje protilátka. Těmi šesti chemickými látkami, na něž se firma Innovative Biosensors zaměřuje nejdříve, jsou virus neštovic, toxiny botulinu a ricinu, antrax a dvě další bakterie.
Proces detekce probíhá následovně. B buňky se vloží do kapes v discích velikosti CD. Tyto disky jsou pak umístěny do detektoru o objemu necelých 30 litrů, který je vybaven ventilátory, snímacím systémem a počítačovým procesorem.
Když se detektor zapne, ventilátory do něj vsávají vzduch. Částice vzduchu se sbírají do šestnácti komor na obvodu disku. Pak se disk roztočí vysokou rychlostí, aby se uvolnily buňky z kapes a dopravily se k sebraným částicím. Je-li přítomna chemická látka, k jejímuž zjištění jsou buňky uzpůsobeny, vyzařují modré světlo. Aby se zjistila přítomnost bioteroristické látky, detektor používá software, který světlo analyzuje.
První varování
Senzorová souprava od Innovative Biosensors s názvem BioFlash má sloužit pro první varování. Zjišťování chemických látek pomocí dalších metod, jako je polymerázová řetězová reakce (PCR), totiž trvá přibližně hodinu včetně přípravy vzorku. Na druhou stranu však tato metoda, při níž lze zjišťovat určité úseky genetického materiálu, může poskytnout víc informací o virech a bakteriích než BioFlash.
V senzorové soupravě může probíhat 16 testů současně, v každé komoře disku jeden. James Harper tvrdí, že když se každému patogenu věnují alespoň dvě komory, nezískávají se falešné pozitivní výsledky. Systém Lincolnovy laboratoře je schopen detekovat antrax a další chemické látky v koncentracích pouhých deseti samostatných částic v 30 litrech vzduchu. Každý disk lze použít však jen jednou.
Pomoc od medúz
Jak tedy vzniká modré světlo? Když se protilátky na povrchu B buňky navážou na cíl, spustí uvnitř buňky kaskádu samozesilujících signálů. Jedním z výsledků je příliv vápníkových iontů. A Rider našel způsob, jak toho využít.
Geneticky upravil myší B buňky, aby vytvářely fluorescenční enzym pocházející z medúz, který je citlivý na světlo. Když je tento enzym zvaný aequorin aktivován v buňce vápníkem, reaguje s další sloučeninou pocházející z medúz zvanou coelenterazin. Jedním z výsledků této reakce je modré světlo.
Upravené B buňky v discích mají ve zmrazeném stavu životnost šest týdnů. Při pokojové teplotě vydrží týden. Rider dodává, že systém, který využívá živé buňky, a nikoli pouhé proteiny a další chemická činidla, je výhodný nejen proto, že buňky jsou citlivé a na chemické látky rychle reagují, ale i proto, že "rostou jako plevel". Na rozdíl od detekčních činidel se totiž detektory samy doplňují.
Richard Thomas, prezident ekologické divize Innovative Biosensors, tvrdí, že společnost má kontrakt s ministerstvem obrany USA na zabezpečení budov v oblasti Washingtonu. Vědci v Lincolnově laboratoři pokračují ve vývoji systému pro další aplikace. "Jedním z projektů," uvádí Rider, "je vytvořit buňky, které mohou přežívat v terénu déle bez zmrazení."
AUTOR: Katherine Bourzac,
MIT Technology Review
Detekční proces, počínaje odběrem vzorku vzduchu a konče zjištěním hodnoty, trvá pouhé tři minuty. Firma Innovative Biosensors z marylandského Rockvillu, která senzor prodává, ho nabízí k použití na letištích a v dalších budovách včetně laboratoří, kde se provádí výzkum nebezpečných patogenů. "Využíváme nejrychlejší systém zjišťování patogenů, který existuje," uvádí James Harper, badatel z Lincolnovy laboratoře MIT, kde tuto technologii vyvinul koncem 90. let Todd Rider. "B buňky v těle se vážou na patogeny a reagují během jedné vteřiny," popisuje Harper.
Čekání na modré světlo
Myší B buňky, které jsou základem detekčního systému Lincolnovy laboratoře, lze upravovat tak, aby zjišťovaly jakoukoli chemickou látku, k níž existuje protilátka. Těmi šesti chemickými látkami, na něž se firma Innovative Biosensors zaměřuje nejdříve, jsou virus neštovic, toxiny botulinu a ricinu, antrax a dvě další bakterie.
Proces detekce probíhá následovně. B buňky se vloží do kapes v discích velikosti CD. Tyto disky jsou pak umístěny do detektoru o objemu necelých 30 litrů, který je vybaven ventilátory, snímacím systémem a počítačovým procesorem.
Když se detektor zapne, ventilátory do něj vsávají vzduch. Částice vzduchu se sbírají do šestnácti komor na obvodu disku. Pak se disk roztočí vysokou rychlostí, aby se uvolnily buňky z kapes a dopravily se k sebraným částicím. Je-li přítomna chemická látka, k jejímuž zjištění jsou buňky uzpůsobeny, vyzařují modré světlo. Aby se zjistila přítomnost bioteroristické látky, detektor používá software, který světlo analyzuje.
První varování
Senzorová souprava od Innovative Biosensors s názvem BioFlash má sloužit pro první varování. Zjišťování chemických látek pomocí dalších metod, jako je polymerázová řetězová reakce (PCR), totiž trvá přibližně hodinu včetně přípravy vzorku. Na druhou stranu však tato metoda, při níž lze zjišťovat určité úseky genetického materiálu, může poskytnout víc informací o virech a bakteriích než BioFlash.
V senzorové soupravě může probíhat 16 testů současně, v každé komoře disku jeden. James Harper tvrdí, že když se každému patogenu věnují alespoň dvě komory, nezískávají se falešné pozitivní výsledky. Systém Lincolnovy laboratoře je schopen detekovat antrax a další chemické látky v koncentracích pouhých deseti samostatných částic v 30 litrech vzduchu. Každý disk lze použít však jen jednou.
Pomoc od medúz
Jak tedy vzniká modré světlo? Když se protilátky na povrchu B buňky navážou na cíl, spustí uvnitř buňky kaskádu samozesilujících signálů. Jedním z výsledků je příliv vápníkových iontů. A Rider našel způsob, jak toho využít.
Geneticky upravil myší B buňky, aby vytvářely fluorescenční enzym pocházející z medúz, který je citlivý na světlo. Když je tento enzym zvaný aequorin aktivován v buňce vápníkem, reaguje s další sloučeninou pocházející z medúz zvanou coelenterazin. Jedním z výsledků této reakce je modré světlo.
Upravené B buňky v discích mají ve zmrazeném stavu životnost šest týdnů. Při pokojové teplotě vydrží týden. Rider dodává, že systém, který využívá živé buňky, a nikoli pouhé proteiny a další chemická činidla, je výhodný nejen proto, že buňky jsou citlivé a na chemické látky rychle reagují, ale i proto, že "rostou jako plevel". Na rozdíl od detekčních činidel se totiž detektory samy doplňují.
Richard Thomas, prezident ekologické divize Innovative Biosensors, tvrdí, že společnost má kontrakt s ministerstvem obrany USA na zabezpečení budov v oblasti Washingtonu. Vědci v Lincolnově laboratoři pokračují ve vývoji systému pro další aplikace. "Jedním z projektů," uvádí Rider, "je vytvořit buňky, které mohou přežívat v terénu déle bez zmrazení."
AUTOR: Katherine Bourzac,
MIT Technology Review
Zdroj:EKONOM
Sdílet článek na sociálních sítích
