Відрізняти бактеріальну пневмонію від вірусної запропонували за допомогою наносенсорів. Вони вибірково зв'язуються із характерними для тієї чи іншої інфекції білками в легенях та вивільняють у сечу хворого відповідні маркери, тому за аналізом сечі швидко можна встановити збудника й підібрати оптимальне лікування. Наразі американські науковці продемонстрували роботу підходу в дослідах на мишах, про що написали в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Unsplash
Ще до поширення SARS-CoV-2 пневмонія була однією із найпоширеніших та небезпечних хвороб в світі. І як і раніше, відрізнити її бактеріальне походження від вірусного буває складно й довго, через що поширеною є практика лікарів призначати пацієнтам із запаленням легень антибіотики якомога скоріше. Утім, при вірусній пневмонії вони не допоможуть (зрештою, антибіотики діють лише на бактерій), та навіть можуть сприяти появі нових стійких до антибактеріальних препаратів штамів патогенів. Щоб швидко визначати, який збудник спричинив запалення легень та уникнути непотрібного використання антибіотиків, вчені Массачусетського технологічного інституту розробили систему тестування на основі наночастинок.
Замість того, щоб визначати самих патогенів, вчені зосередилися на відмінностях у реакції організму хворого на різні види збудників. Вони створили наносенсори з пептидами, які здатні зв'язуватися у легенях з тими білками протеазами, що виробляються при бактеріальних та вірусних інфекціях. При взаємодії пептиду з цільовою протеазою наносенсори виділяють молекули-«штрих-коди», чий маленький розмір дозволяє їм швидко потрапляти в системний кровотік, фільтруватися нирками та виділятися з сечею. Відтак за аналізом сечі можна встановити, із протеазами бактеріальної чи вірусної інфекції зв'язалися наночастинки.
Підхід продемонстрував свій потенціал у дослідах на мишах, яким спричиняли пневмонію поширеними у людей збудниками — бактеріями Klebsiella pneumoniae, Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae або вірусом грипу — чи вірусом пневмонії мишей. Ввівши в дихальну систему тварин суміш із 20 наносенсорів, вчені відібрали зразки сечі піддослідних через дві години, проаналізувавши їх за допомогою алгоритмів машинного навчання.
За аналізом сечі вчені успішно змогли відрізнити мишей із бактеріальною та вірусною інфекцією легень. Розуміючи, що не у всіх медичних установах наявно достатньо ресурсів для такого обстеження, вчені запропонували спрощений варіант аналізу. Використання набору з п'яти наночастинок теж дає змогу відрізнити бактеріальну інфекцію від вірусної, при цьому їх можна пристосувати до аналізу з паперовою смужкою, як у тестах на вагітність. Надалі залишається перевірити, чи так само працюватиме метод і в людей, як у мишей. А чому це не завжди так, ми писали в матеріалі «Про мишей і людей».
Як ще наночастинки можуть згодитися в медицині?
🦞 Наночастинки вже неодноразово випробовували для боротьби з раковими клітинами. Наприклад, у вигляді пов'язки проти раку шкіри або ін'єкцій наночастинок кальцію та цитрату, що діють лише у злоякісних клітинах.
🦠 А наночастинки золота допомогли посилити дію антибіотиків проти бактерій з антибіотикорезистентністю.
🐣 Наночастинки навіть розглядають як чоловічий контрацептив.
🧟 А ще, вони допомогли керувати поведінкою мишей на відстані за допомогою світла.