Наночастицы помогут диагностировать туберкулез по анализу мочи

Благодаря новому чувствительному методу детекции полисахаридного маркера возбудителя туберкулеза, заболевание теперь можно будет диагностировать по анализу мочи. Основным компонентом методики стал новый полисахарид-связывающий химический комплекс. Ученые пришили его к наночастицам, которые можно инкубировать с мочой и затем извлекать оттуда, концентрируя таким способом полисахарид. Как показали авторы технологии, опубликованной в Science Translational Medicine, метод позволяет не только детектировать наличие активной формы туберкулеза у пациентов, но и определить тяжесть заболевания, и подходит для проведения анализов в полевых условиях.

Согласно данным ВОЗ, туберкулезом заболевают несколько миллионов человек в мире каждый год (больше 10 миллионов в 2015 и больше 6 миллионов в 2016), и больше миллиона ежегодно погибает от этого заболевания. 80 процентов случаев заболевания приходится на 22 страны, в которые входит и Россия. Залогом успешного лечения является своевременная диагностика туберкулеза. В настоящее время основными инструментами для выявления заболевания у взрослых людей являются рентгенография, микробиологические исследования и выявление ДНК возбудителя — бактерии Mycobacterium tuberculosis. Однако эти методы требуют специального оборудования, порой не слишком точны и занимают длительное время.

Ученые работают над новыми средствами тестирования, достаточно быстрыми, точными и дешевыми, чтобы их можно было применять в полевых условиях. Перспективным подходом является диагностика по анализу мочи. До сих пор таким способом можно было заподозрить туберкулез только у больных с поражением почек. Однако ученым удалось выявить туберкулез легких по наличию в моче компонента клеточной стенки микобактерий — липоарабиноманнану (ЛАМ). Пока чувствительности теста хватило только для диагностики болезни у пациентов с вирусом иммунодефицита человека (эта группа составляет 15 процентов от общего числа больных). Такие пациенты из-за подавленного иммунитета отличаются высокой нагрузкой возбудителя, поэтому концентрация ЛАМ в их моче достаточно высока, чтобы детектировать ее при помощи иммуноферментного анализа.

Исследователям из университета Джорджа Мэйсона в штате Виргиния (США) под руководством Алессандры Лучини (Alessandra Luchini) удалось повысить чувствительность методики до уровня, достаточного, чтобы определять туберкулез у обычных пациентов. Для этого ученые «вылавливали» ЛАМ из мочи при помощи наночастиц из гидрогеля с пришитым к ним комплексом, связывающим полисахарид.

Новый ЛАМ-специфичный химический комплекс на основе меди (Reactive Blue 221) связывает полисахарид с силой, в 100 раз превышающей известные специфичные к нему белки. Комплексы «пришили» на ребра ячеистых наноструктур из гидрогеля. К наночастицам также присоединили частицы оксида железа, чтобы их удобно было концентрировать при помощи магнита. Суспензию частиц инкубировали с миллилитром мочи, затем концентрировали наночастицы и определяли наличие ЛАМ уже при помощи антител.

Исследователям удалось подтвердить диагноз у 48 пациентов госпиталя в Лиме (Перу), которые еще не начали получать лечение. В качестве контроля анализ был проведен 39 здоровым добровольцам и еще 14 больным другими заболеваниями, например, раком легких, пневмонией или урогенитальными инфекциями. У людей, не больных туберкулезом, ЛАМ в моче не детектировался. Точность определения туберкулеза превысила 80 процентов, а чувствительность теста оказалась более 95 процентов.

Также исследователи обнаружили, что ЛАМ можно определять количественно, и повышение его концентрации в моче коррелирует с другими признаками заболевания, например, потерей веса и кашлем. Таким образом, при помощи методики можно определять и степень тяжести болезни.

Ученые прорабатывают и другие подходы к диагностике туберкулеза, например, по образцам микрофлоры из мокроты. Мы 

, что микобактерий научились специфично определять в мазке при помощи сахара трегалозы с флуоресцентным красителем, которая связывается с миколовой кислотой в клеточной стенке возбудителя.