Nowe urządzenie diagnostyczne pozwoli na identyfikację koronawirusa SARS-CoV-2 w ciągu zaledwie kilku minut w wymazach z nosogardzieli lub próbkach krwi pobranych od pacjentów. Test będzie bardzo wiarygodny, bo zapewni czułość na poziomie 98%. Co więcej, urządzenie będzie tak niewielkich rozmiarów, że będzie sprzętem przenośnym, możliwym do zastosowania w gabinetach lekarskich czy bezpośrednio przy łóżkach pacjentów. W odróżnieniu od obecnych już na rynku testów diagnostycznych, które opierają się na wykrywaniu albo materiału genetycznego, czyli RNA koronawirusa (testy genetyczne, molekularne, wykonywane metodą PCR), albo antygentów, czyli konkretnych białek SARS-CoV-2 (testy antygenowe), albo przeciwciał (testy immunologiczne, wykonywane metodą ELISA) nowe urządzenie diagnostyczne będzie wykrywać koronawirusa, wykorzystując jego widmo ramanowskie. – Każda molekuła ma swoje charakterystyczne widmo ramanowskie, jest to jej tzw. odcisk palca, który pozwala na jej identyfikację z ogromną czułością i selektywnością. Właśnie technikę powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii Ramana (SERS) chcemy wykorzystać w naszym urządzeniu. Zakładamy, że w ciągu pół roku opracujemy niewielki spektrometr wyposażony w specjalne oprogramowanie, który umożliwi wykrywanie koronawirusa w materiale z wymazu z gardła lub we krwi pacjenta, w ciągu zaledwie 5-10 minut, z czułością porównywalną do testów genetycznych – mówi dr hab. Agnieszka Michota-Kamińska.

Aby to osiągnąć, naukowcy muszą opracować widmo ramanowskie koronawirusa, wzmocnić je za pomocą odpowiednich struktur plazmonicznych, a następnie, wykorzystując technologię machine learning, nauczyć komputer rozpoznawania tego widma. – Żeby stworzyć program komputerowy prawidłowo przyporządkowujący widma z próbki pochodzącej od pacjenta do odpowiedniego widma z bazy danych (lub informujący, że takiego przyporządkowania nie ma), konieczne jest zgromadzenie setek próbek referencyjnych i przeprowadzenie tysięcy pomiarów. Nasze próbki referencyjne uzyskujemy dzięki współpracy z prof. Maciejem Borowcem z Zakładu Genetyki Klinicznej Uniwersytetu Medycznego w Łodzi. Dzięki temu mamy możliwość standaryzacji naszej metody, jej optymalizacji oraz weryfikacji z innymi technikami identyfikacji wirusa SARS-CoV-2 – podkreśla dr hab. Michota-Kamińska. W ramach tej kooperacji naukowcy planują również połączenie dwóch metod wykrywania koronawirusa i opracowanie testu SERS-ELISA, w którym będzie identyfikowane zarówno widmo ramanowskie wirusa, jak i przeciwciała przeciwko niemu wytwarzane przez organizm człowieka. – To pozwoli jeszcze bardziej zwiększyć czułość i selektywność nowej metody diagnostycznej” – zaznacza prof. IChF PAN. Ogromne zalety nowego urządzenia, czyli wysoka czułość detekcji oraz zaledwie kilkuminutowy czas analizy, sprzyjają jego szybkiej komercjalizacji. Już teraz prowadzone są rozmowy z kilkoma firmami, zajmującymi się produkcją małych, przenośnych spektrometrów, zarówno z Europy, jak i USA, na temat współpracy przy wprowadzaniu aparatu na rynek

Na badania związane z nowym aparatem dr hab. Agnieszka Michota-Kamińska otrzymała dodatkowe środki w wysokości ponad 747 tys. zł, przyznane w wyniku tematycznego konkursu na finansowanie nowych zadań badawczych związanych z pandemią COVID-19, który przeprowadziła Fundacja na rzecz Nauki Polskiej. Są one rozwinięciem jej projektu realizowanego w ramach grantu w programie TEAM-TECH, w którym badaczka prowadzi zaawansowane prace nad przenośnym urządzeniem diagnostycznym pozwalającym wykryć widma określonych bakterii w próbce pobranej od pacjenta. Program TEAM-TECH jest realizowany przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej ze środków UE pochodzących z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój.

--

Dr hab. Agnieszka Michota-Kamińska, prof. ICHF PAN, jest absolwentką Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego. Badania podoktoranckie prowadziła w Szkole Nauk Chemicznych Uniwersytetu w Dublinie w Irlandii. Po powrocie do Polski rozpoczęła pracę w Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie.