Un team di ricerca della Brock University ha creato un robot microscopico che ha il potenziale per identificare la resistenza ai farmaci contro la tubercolosi più velocemente dei test convenzionali.

L'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) definisce la resistenza ai farmaci contro la tubercolosi "un formidabile ostacolo" al trattamento e alla prevenzione di una malattia che ha ucciso 240 persone, 000 persone nel 2016.

L'ultima tecnologia del team Brock si basa su una versione precedente del robot microscopico, chiamato nanomacchina a DNA tridimensionale, creato nel 2016 per rilevare le malattie in un campione di sangue entro 30 minuti.

In questa ultima versione, Il gruppo, diretto dall'assistente professore di chimica Feng Li, ha riprogettato la nanomacchina in modo che potesse scoprire mutazioni nei geni trovati nei batteri che causano la tubercolosi.

Li dice che la nanomacchina ha il potenziale per determinare, entro un'ora, indipendentemente dal fatto che i batteri della tubercolosi contengano o meno le mutazioni genetiche che li rendono resistenti ai batteri di base, farmaci di prima scelta prescritti per combattere la tubercolosi.

L'OMS afferma che la resistenza si verifica principalmente perché i pazienti non aderiscono al rigoroso programma di antibiotici che devono assumere per essere curati. I geni delle cellule batteriche cambiano in modo che i batteri possano sopravvivere a future esposizioni agli stessi antibiotici, il che significa che è quindi necessario un trattamento di seconda linea.

Ci vuole un po' prima che gli operatori sanitari e i pazienti si rendano conto che i farmaci di prima linea non funzionano, ecco perché la rapida individuazione della resistenza ai farmaci è così cruciale, Li dice.

"Una volta che confermi che c'è un'infezione da tubercolosi, devi usare la diagnosi per guidare la strategia terapeutica, " dice. "L'infezione normale e i ceppi resistenti ai farmaci richiedono due tipi di strategie completamente diversi".

Li dice che i test attuali per la resistenza sono ardui, processo dispendioso in termini di tempo che può richiedere da due a sei settimane e richiede attrezzature e formazione di alto livello. Intanto, la malattia peggiora nei pazienti, che possono anche trasmettere la malattia ad altri.

La nanomacchina del team Brock è costituita da una particella di 20 nanometri fatta di oro. Filamenti di DNA corti e lunghi sono attaccati alla particella d'oro e queste molecole di DNA sono usate come elementi costitutivi per costruire e far funzionare la nanomacchina.

Lo studente laureato Alex Guan Wang ha utilizzato un modello di simulazione al computer per progettare i lunghi fili, che sono in grado di cercare differenze nei nucleotidi contenuti nei geni dei batteri della tubercolosi. Un nucleotide è l'unità strutturale di base e il blocco costitutivo del DNA, ed è all'interno di questi che si troverebbero le mutazioni causate dalla resistenza ai farmaci.

I brevi filamenti di DNA attaccati alla nanomacchina trasportano segnali fluorescenti.

La nanomacchina viene fatta cadere nel siero estratto dal sangue umano. Se i lunghi filamenti rilevano le mutazioni trovate in specifici nucleotidi, la macchina si accende e si illumina; se il campione è esente da malattia, il robot rimane spento.

Lo studente laureato Yongya Li ha condotto gli esperimenti di laboratorio. Ha iniziato la ricerca quando era una studentessa universitaria.

I risultati del team sono contenuti nel loro articolo "Ingegneria guidata dalla simulazione di una nanomacchina a DNA tridimensionale alimentata da enzimi per discriminare varianti a singolo nucleotide, " pubblicato il 30 giugno sulla rivista Scienze chimiche . Feng Li e i suoi collaboratori hanno anche prodotto un altro documento di ricerca sulla rivista Chimica analitica , descrivendo come modificare la nanomacchina per rilevare le malattie esaminando un numero di proteine ​​nei campioni.