گسترش سریع COVID-19، بیماری ناشی از ویروس SARS-CoV-2، یک بحران بهداشت عمومی در سراسر جهان ایجاد کرده است. تشخیص و جداسازی زودهنگام COVID-19 برای کنترل انتقال بیماری و محافظت از جمعیت‌های آسیب‌پذیر کلیدی است. استاندارد فعلی برای تشخیص کووید-19 واکنش زنجیره‌ای رونوشت-پلیمراز معکوس (RT-PCR) است، تکنیکی که در آن ژن‌های ویروسی پس از انجام چرخه‌های چندگانه تکثیر شناسایی می‌شوند. با این حال، این تکنیک زمان‌بر است و باعث ایجاد یک عقب‌ماندگی آزمایش در مراکز تشخیصی می‌شود و منجر به تشخیص‌های تاخیری می‌شود.
در مطالعه‌ای که اخیراً در Biosensors and Bioelectronics منتشر شده است، محققان کره‌ای و چینی یک پلتفرم جدید مبتنی بر فناوری نانو را معرفی کرده‌اند که می‌تواند زمان لازم برای تشخیص COVID-19 را کوتاه کند. پلتفرم تشخیص پراکندگی رامان (SERS)-PCR تقویت‌شده سطحی آنها - که با استفاده از نانوذرات طلا (AuNPs) در حفره‌های زیرلایه‌های "nanodimple" طلا (AuNDSs) تهیه شده است - می‌تواند ژن‌های ویروسی را تنها پس از 8 سیکل تقویت شناسایی کند. این تقریباً یک سوم تعداد مورد نیاز با RT-PCR معمولی است.
RT-PCR معمولی مبتنی بر تشخیص سیگنال‌های فلورسانس است، بنابراین 3 تا 4 ساعت برای شناسایی SARS-CoV-2 لازم است. این سرعت با توجه به سرعت انتشار COVID-19 کافی نیست. پروفسور Jaebum Choo در توضیح انگیزه این مطالعه می گوید: ما می خواستیم راهی پیدا کنیم که این زمان را حداقل به نصف کاهش دهیم. خوشبختانه پاسخ خیلی دور نبود. در مطالعه قبلی که در سال 2021 منتشر شد، تیم پروفسور چو یک پلت فرم تشخیص جدید ایجاد کرده بود که در آن سیگنال‌های SERS با حساسیت بالا توسط AuNPهایی که به طور یکنواخت در حفره‌های AuNDS چیده شده‌اند، از طریق تکنیکی به نام هیبریداسیون DNA تولید می‌شوند. بر اساس این کشف قبلی، پروفسور چو و تیمش پلتفرم جدید SERS-PCR را برای تشخیص COVID-19 توسعه دادند.
روش جدید توسعه یافته SERS-PCR از سیگنال‌های SERS برای شناسایی «DNA» - پروب‌های DNA کوچکی که به آرامی در حضور ژن‌های ویروسی هدف تجزیه می‌شوند، استفاده می‌کند. بنابراین، در نمونه‌های بیماران مبتلا به COVID-19 مثبت، غلظت DNA پل (و بنابراین سیگنال SERS) به طور مداوم با چرخه‌های PCR پیشرونده کاهش می‌یابد. در مقابل، وقتی SARS-CoV-2 وجود ندارد، سیگنال SERS بدون تغییر باقی می‌ماند.
این تیم اثربخشی سیستم خود را با استفاده از دو نشانگر هدف SARS-CoV-2، یعنی پروتئین پوششی (E) و ژن‌های RNA پلیمراز وابسته به RNA (RdRp) SARS-CoV-2 آزمایش کردند. در حالی که 25 چرخه برای تشخیص مبتنی بر RT-PCR مورد نیاز بود، پلت فرم SERS-PCR مبتنی بر AuNDS تنها به 8 سیکل نیاز داشت که به طور قابل توجهی مدت زمان آزمایش را کاهش می‌دهد. اگرچه نتایج ما مقدماتی هستند، اما آنها یک اثبات مفهومی مهم برای اعتبار SERS-PCR به عنوان یک تکنیک تشخیصی ارائه می دهند. روش SERS-PCR مبتنی بر AuNDS ما یک پلت فرم جدید تشخیصی مولکولی امیدوارکننده است که می تواند زمان لازم برای تشخیص ژن را در مقایسه با تکنیک های معمولی RT-PCR به طور قابل توجهی کوتاه کند. پروفسور چو توضیح می‌دهد که این مدل را می‌توان با استفاده از یک نمونه‌بر خودکار برای توسعه نسل بعدی سیستم تشخیص مولکولی گسترش داد.
در واقع، SERS-PCR می تواند ابزار مهمی در زرادخانه ما در برابر همه گیری COVID-19 باشد. همچنین می‌تواند یک تغییر پارادایم در زمینه تشخیص مولکولی ایجاد کند و نحوه تشخیص بیماری‌های عفونی و مقابله با اپیدمی‌های آینده را متحول کند.
چه چیزی را از این مقاله باید حذف کرد:
- In a recent study published in Biosensors and Bioelectronics, researchers from Korea and China have introduced a novel nanotechnology-based platform that can shorten the time required for COVID-19 diagnosis.
- Choo’s team had developed a novel detection platform in which high-sensitivity SERS signals are produced by AuNPs uniformly arranged in the cavities of AuNDSs through a technique called DNA hybridization.
- The current standard for COVID-19 diagnosis is reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR), a technique in which viral genes are detected after they undergo multiples cycles of amplification.
