eng
Выпуск #6/2014
П.Ляхов, П.Горелов
Экспресс-диагностика токсинов ботулизма c помощью микрочипов
Экспресс-диагностика токсинов ботулизма c помощью микрочипов
Просмотры: 12919
Ботулизм – опасное для жизни человека инфекционное заболевание. Болезнь развивается стремительно – нередко всего за несколько часов после попадания возбудителя в организм человека, поэтому очень важно на ранней стадии поставить точный диагноз. Поскольку традиционные лабораторные методики диагностики занимают больше одного дня, большой интерес представляют новые приборы, выполняющие экспресс-анализ с помощью микрочипов. В частности, анализатор токсинов и патогенов ePaTOX II позволяет определить ботулинический токсин типа A, В, Е и F в течение 20 минут, провести своевременные мероприятия по его нейтрализации и облегчить страдания больных.
Ботулизм (от лат. botulus – колбаса) – тяжелое токсико-инфекционное заболевание, характеризующееся поражением нервной системы (преимущественно продолговатого и спинного мозга). Источником заражения могут быть пищевые продукты, вода, аэрозоли, содержащие ботулотоксин, который продуцируется спорообразующей палочкой Clostridium botulinum. Несмотря на то, что случаи заболевания ботулизмом регистрируется реже, чем другие кишечные инфекции и отравления, болезнь продолжает оставаться опасной для жизни человека [1–4].
Отравление возможно только при употреблении продуктов, в которых в анаэробных условиях произошло размножение Cl.botulinum и накопление токсина. Обычно такие условия возникают при несоблюдении санитарных норм приготовления пищи. Часто источником токсина становятся консервы домашнего производства [5].
Известно семь типов возбудителя — А, В, С (подтипы С1 и С2), D, Е, F и G, различающиеся по антигенной структуре выделяемого экзотоксина [6]. Вспышки ботулизма чаще всего вызваны токсином типа А, реже – типами В, С, E и F. Токсин D вызывает заболевания только у животных и водоплавающих птиц [1].
Симптомы заболевания ботулизмом проявляются внезапно – это сухость во рту, слабость в мышцах, нарушение зрения, затруднение глотания, изменение высоты и тембра голоса, учащенное дыхание. Болезнь развивается стремительно и может продлиться от одного до двух месяцев. Летальные исходы возникают в основном вследствие дыхательной недостаточности. Инкубационный период протекает от нескольких часов до 2–5 дней, составляя в среднем 18–24 часов.
Методы диагностики
Используемые сегодня методы диагностики ботулизма характеризуются длительностью анализа от 1 до 10 дней, что как минимум в два раза дольше инкубационного периода заболевания. Материалом для бактериологического исследования служат фекалии и рвотные массы больного, промывные воды желудка и кишечника, содержимое ран (при раневом ботулизме), подозреваемая пища [7].
Известны следующие методы диагностики токсина ботулизма [8]:
клинические – наблюдение за зараженными возбудителем подопытными животными (белыми мышами, морскими свинками, кроликами), взятие крови, гипериммунизация;
бактериологические – посевы Cl.botulinum на МПА с 2%-ной глюкозой в среду Китта-Тароцци, бульон Хоттингера с 1%-ной глюкозой, выделение чистых культур, получение и наработка бактериальной массы и продуцируемого токсина;
культурально-морфологические и биохимические – изучение сахаролитических и протеолитических свойств штаммов Cl.botulinum;
микроскопические – световая и люминесцентная микроскопия;
серологические – постановка реакции нейтрализации, реакции непрямой гемагглютинации, иммуноферментного анализа;
радиобиологические – инактивация возбудителя Cl.Botulinum на гамма-установке "Исследователь" с источником излучения 60 Сo;
химические – инактивация возбудителя Cl.botulinum и перевод токсинов в анатоксины с использованием 40%-ного раствора формалина;
диагностика с использованием микрочипов [9].
Диагностика с использованием микрочипов
Наиболее современный метод диагностики ботулизма основан на использовании приборов со специальными микрочипами. В частности, этот принцип реализован в универсальном портативном анализаторе ePaTOX II, который предназначен для высокочувствительного обнаружения белков, токсинов, нуклеиновых кислот и других биомолекул в образцах разных видов. Прибор позволяет определить ботулинический токсин типов А, В, Е и F и может использоваться как в стационарных лабораториях, так и в переносных системах [9].
Принцип чип-обнаружения в ePaTOX II основывается на электрохимической реакции. Для ее проведения используют микросхемы с наноразмерной структурой электродов, изготовленных на кремнии по современной полупроводниковой технологии.
Микрочип содержит 16 точек измерения, заполненных различными рецепторными молекулами. Конфигурация микрочипа позволяет параллельно выявлять несколько токсинов или патогенов. Исследуемый образец в ходе анализа автоматически покрывает всю поверхность чипа, что дает возможность молекулам-мишеням связываться с комплементарными рецепторными молекулами (например, с антителами, олигонуклеотидами), которые иммобилизуются на поверхности чипа. Затем следует маркировка энзимов.
Фиксируемый на микрочипе энзим преобразуется в субстрат, который может быть идентифицирован в результате электрохимической реакции. Электродная структура на чипе позволяет измерять электрический сигнал, величина которого прямо пропорциональна концентрации молекул-мишеней в образце. Электрохимический принцип обнаружения позволяет достичь высокой аналитической точности, а результирующая система не подвержена оптическим помехам, например, помутнению. Полное время анализа при обнаружении ботулинических токсинов занимает около 20 минут.
ePaTOX II прост в использовании и комплектуется интуитивно понятным аналитическим программным обеспечением.
Таким образом, современный инновационный метод диагностики ботулизма с помощью анализатора токсинов и патогенов на основе микрочипа позволяет значительно сократить время анализа и своевременно приступить к лечению инфекции, облегчив течение заболевания. Также возможна профилактика путем анализа пищевых продуктов на наличие ботулотоксина, что дает возможность предотвратить заболевание.
Литература
Тимченко В.Н., Быстрякова Л.В. Инфекционные болезни у детей. – СПб: СпецЛит, 2001, с. 519–525.
Шувалова Е.П. Инфекционные болезни. – Медицина, 2005, с. 138–142.
Ящук Н.Д., Венгеров Ю.Я. Инфекционные болезни. – Медицина, 2003, с. 226–232.
Возианова Ж.И. Инфекционные и паразитарные болезни. – Здоровье, 2000, с. 433–457.
Ботулизм (botulismus). Причины. Симптомы. Диагностика. Лечение. http://www.eurolab.ua/encyclopedia/323/2224.
Инфекционные болезни. Национальное руководство // Под ред. Н.Д.Ющука, Ю.Я.Венгерова. –
М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009, 1056 с.
Ботулизм. http://ru.wikipedia.org/wiki/%C1%EE%F2%F3%EB%E8%E7%EC.
Т.Р. Мустафин. Разработка экспресс-методов диагностики ботулизма // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Казань, 2014.
ePaTOX II. Быстрое, высокоточное обнаружение токсинов и патогенов с помощью чипов.
http://awt-nsk.ru/catalog?id=7431&cat=7426.
Отравление возможно только при употреблении продуктов, в которых в анаэробных условиях произошло размножение Cl.botulinum и накопление токсина. Обычно такие условия возникают при несоблюдении санитарных норм приготовления пищи. Часто источником токсина становятся консервы домашнего производства [5].
Известно семь типов возбудителя — А, В, С (подтипы С1 и С2), D, Е, F и G, различающиеся по антигенной структуре выделяемого экзотоксина [6]. Вспышки ботулизма чаще всего вызваны токсином типа А, реже – типами В, С, E и F. Токсин D вызывает заболевания только у животных и водоплавающих птиц [1].
Симптомы заболевания ботулизмом проявляются внезапно – это сухость во рту, слабость в мышцах, нарушение зрения, затруднение глотания, изменение высоты и тембра голоса, учащенное дыхание. Болезнь развивается стремительно и может продлиться от одного до двух месяцев. Летальные исходы возникают в основном вследствие дыхательной недостаточности. Инкубационный период протекает от нескольких часов до 2–5 дней, составляя в среднем 18–24 часов.
Методы диагностики
Используемые сегодня методы диагностики ботулизма характеризуются длительностью анализа от 1 до 10 дней, что как минимум в два раза дольше инкубационного периода заболевания. Материалом для бактериологического исследования служат фекалии и рвотные массы больного, промывные воды желудка и кишечника, содержимое ран (при раневом ботулизме), подозреваемая пища [7].
Известны следующие методы диагностики токсина ботулизма [8]:
клинические – наблюдение за зараженными возбудителем подопытными животными (белыми мышами, морскими свинками, кроликами), взятие крови, гипериммунизация;
бактериологические – посевы Cl.botulinum на МПА с 2%-ной глюкозой в среду Китта-Тароцци, бульон Хоттингера с 1%-ной глюкозой, выделение чистых культур, получение и наработка бактериальной массы и продуцируемого токсина;
культурально-морфологические и биохимические – изучение сахаролитических и протеолитических свойств штаммов Cl.botulinum;
микроскопические – световая и люминесцентная микроскопия;
серологические – постановка реакции нейтрализации, реакции непрямой гемагглютинации, иммуноферментного анализа;
радиобиологические – инактивация возбудителя Cl.Botulinum на гамма-установке "Исследователь" с источником излучения 60 Сo;
химические – инактивация возбудителя Cl.botulinum и перевод токсинов в анатоксины с использованием 40%-ного раствора формалина;
диагностика с использованием микрочипов [9].
Диагностика с использованием микрочипов
Наиболее современный метод диагностики ботулизма основан на использовании приборов со специальными микрочипами. В частности, этот принцип реализован в универсальном портативном анализаторе ePaTOX II, который предназначен для высокочувствительного обнаружения белков, токсинов, нуклеиновых кислот и других биомолекул в образцах разных видов. Прибор позволяет определить ботулинический токсин типов А, В, Е и F и может использоваться как в стационарных лабораториях, так и в переносных системах [9].
Принцип чип-обнаружения в ePaTOX II основывается на электрохимической реакции. Для ее проведения используют микросхемы с наноразмерной структурой электродов, изготовленных на кремнии по современной полупроводниковой технологии.
Микрочип содержит 16 точек измерения, заполненных различными рецепторными молекулами. Конфигурация микрочипа позволяет параллельно выявлять несколько токсинов или патогенов. Исследуемый образец в ходе анализа автоматически покрывает всю поверхность чипа, что дает возможность молекулам-мишеням связываться с комплементарными рецепторными молекулами (например, с антителами, олигонуклеотидами), которые иммобилизуются на поверхности чипа. Затем следует маркировка энзимов.
Фиксируемый на микрочипе энзим преобразуется в субстрат, который может быть идентифицирован в результате электрохимической реакции. Электродная структура на чипе позволяет измерять электрический сигнал, величина которого прямо пропорциональна концентрации молекул-мишеней в образце. Электрохимический принцип обнаружения позволяет достичь высокой аналитической точности, а результирующая система не подвержена оптическим помехам, например, помутнению. Полное время анализа при обнаружении ботулинических токсинов занимает около 20 минут.
ePaTOX II прост в использовании и комплектуется интуитивно понятным аналитическим программным обеспечением.
Таким образом, современный инновационный метод диагностики ботулизма с помощью анализатора токсинов и патогенов на основе микрочипа позволяет значительно сократить время анализа и своевременно приступить к лечению инфекции, облегчив течение заболевания. Также возможна профилактика путем анализа пищевых продуктов на наличие ботулотоксина, что дает возможность предотвратить заболевание.
Литература
Тимченко В.Н., Быстрякова Л.В. Инфекционные болезни у детей. – СПб: СпецЛит, 2001, с. 519–525.
Шувалова Е.П. Инфекционные болезни. – Медицина, 2005, с. 138–142.
Ящук Н.Д., Венгеров Ю.Я. Инфекционные болезни. – Медицина, 2003, с. 226–232.
Возианова Ж.И. Инфекционные и паразитарные болезни. – Здоровье, 2000, с. 433–457.
Ботулизм (botulismus). Причины. Симптомы. Диагностика. Лечение. http://www.eurolab.ua/encyclopedia/323/2224.
Инфекционные болезни. Национальное руководство // Под ред. Н.Д.Ющука, Ю.Я.Венгерова. –
М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009, 1056 с.
Ботулизм. http://ru.wikipedia.org/wiki/%C1%EE%F2%F3%EB%E8%E7%EC.
Т.Р. Мустафин. Разработка экспресс-методов диагностики ботулизма // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Казань, 2014.
ePaTOX II. Быстрое, высокоточное обнаружение токсинов и патогенов с помощью чипов.
http://awt-nsk.ru/catalog?id=7431&cat=7426.
Отзывы читателей
