Новое исследование показало, что с помощью простого анализа вкусовых ощущений можно определить, болеете ли вы гриппом. Для этого используется химически сконструированный датчик, который использует язык в качестве встроенного диагностического инструмента.
В недавнем исследовании, опубликованном в ACS Central Science , рассматривается эффективность нового датчика, реагирующего на вкус, для раннего выявления гриппа.
Исторические вспышки гриппа
Грипп — это вирусная инфекция, вызывающая острое респираторное заболевание, от которого ежегодно умирает около 500 000 человек. К распространённым подтипам вируса, вызывающего грипп, относятся вирусы гриппа A H1N1 и H3N2, а также линии вируса гриппа B, такие как «Виктория» и «Ямагата». Подтипы вируса гриппа, которые в основном вызывают вспышки сезонного гриппа у людей, можно разделить на категории в зависимости от наличия поверхностных ферментов нейраминидазы и гемагглютинина.
Число случаев заражения гриппом значительно снизилось с 2020 года благодаря мерам индивидуальной защиты, принятым во время пандемии коронавирусной болезни 2019 года (COVID-19) для предотвращения передачи вируса коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома-2 (SARS-CoV-2). Несмотря на это снижение, сезонный грипп продолжает распространяться по всему миру, вызывая тяжелые заболевания, госпитализации и смерть, особенно среди уязвимых групп населения.
В период с 1918 по 1920 год «испанка», за которой последовало несколько волн вируса H1N1, поразила более 25 % населения планеты. Во время эпидемии H1N1 в 2009 году большинство смертей пришлось на людей в возрасте 65 лет и младше, что было уникальной особенностью по сравнению с предыдущими вспышками гриппа.
Вирусы гриппа передаются как от животных, так и от птиц. В период с 2022 по 2024 год в Соединённом Королевстве были зарегистрированы случаи зоонозов среди домашней птицы, молочных коров и животных неизвестного происхождения. При этом доминирующим вариантом был H5N1.
Как диагностируется грипп?
Во многих странах мира федеральные ресурсы широко используются для совершенствования методов диагностики, лечения и вакцинации от гриппа. В США Национальная стратегия по реализации плана борьбы с пандемическим гриппом в первую очередь направлена на разработку диагностических устройств, позволяющих отличить людей, инфицированных вирусом гриппа, от здоровых людей.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — чрезвычайно чувствительный и специфичный метод, который обычно используется для диагностики гриппа. Несмотря на свою эффективность, этот метод требует много времени, а его повсеместное применение затруднено с точки зрения логистики, особенно в странах с низким уровнем дохода, из-за высокой стоимости.
Большинство серологических тестов на грипп дают неточные результаты у людей с бессимптомной формой заболевания. Таким образом, существует острая необходимость в усовершенствованной диагностике, способной выявлять инфекцию гриппа, особенно у бессимптомных, но заразных пациентов.
Об исследовании
Исследователи текущего исследования разработали два новых сенсора и оценили их эффективность в обнаружении ранних стадий гриппозной инфекции по вкусу. В то время как неметилированный эталонный сенсор был сконструирован путем связывания тимола (O-гликозидно) с немодифицированной N-ацетилнейраминовой кислотой (Neu5Ac), тимол был O-гликозидно связан с 4,7-ди-O-метил-N-ацетилнейраминовой кислотой в другом сенсоре.
В этих датчиках тимол находится в защищённом состоянии, которое предотвращает его высвобождение до тех пор, пока он не подвергнется воздействию вирусной нейраминидазы, что приводит к расщеплению гликозидной связи, которую пользователь воспринимает как вкусовой сигнал. Для обеспечения точности диагностики оба датчика были протестированы на нейраминидазе H1N1 и бактериальной нейраминидазе, выделенной из Micromonospora viridifaciens.
Результаты исследования
Для клинического определения уровня нейраминидазы у госпитализированных пациентов с положительным результатом ПЦР-теста на грипп в сезонах 2017/2018 и 2022/2023 были взяты образцы слюны. Активность нейраминидазы существенно не различалась в зависимости от сезона.
При сенсорном анализе были оценены уровни нейраминидазы в диапазоне 5–10 мЕ/мл. Результаты коммерчески доступных анализов, основанных на неметилированной цепи нейраминовой кислоты в положениях O4 и O7, были аналогичны результатам анализа с использованием неметилированного эталонного сенсора.
Рекомбинантная нейраминидаза вируса гриппа эффективно расщепляла неметилированный сенсор при высвобождении тимола, что свидетельствует о её специфичности. Эти результаты показывают, что α-гликозидное связывание репортёрного фрагмента необходимо как для ферментативного распознавания, так и для генерации сигнала.
Химическая модификация N-ацетилнейраминовой кислоты позволила добиться избирательного расщепления вирусной нейраминидазой без реакции с бактериальной формой этого фермента. Эти наблюдения сохранялись даже при концентрациях фермента, эквивалентных тем, которые обнаруживаются в слюне пациентов с положительным результатом теста на грипп.
Исследование также показало, что модифицированный (метилированный) α-сенсор избирательно реагирует на вирусную нейраминидазу в течение 30 минут, оставаясь стабильным в присутствии бактериальной нейраминидазы и в слюне человека без добавок.
Мы разработали и химически оптимизировали молекулы, чувствительные к нейраминидазе, которые при расщеплении высвобождают индикатор, определяющий вкус. Мы продемонстрировали, что эти датчики могут определять активность вирусного фермента в слюне пациента на физиологически значимом уровне.
Хотя исследование показало, что ферменты можно обнаружить в образцах слюны, оно не включало in vivo тестирование, которое подтвердило бы, что люди могут сами воспринимать вкусовой сигнал. Авторы подчёркивают, что будущие исследования должны подтвердить возможность такого сенсорного восприятия в клинических условиях.
Выводы
Исследователи разработали новый датчик, определяющий вкус, для выявления гриппа на ранней стадии. С его помощью можно отличить здоровых людей от тех, у кого нет симптомов, но кто недавно заразился. Однако полученные результаты основаны на биохимическом анализе и исследовании образцов слюны, а не на прямом тестировании людей.
Несмотря на эти наблюдения, для подтверждения чувствительности этого датчика перед его клиническим применением необходимы дополнительные клинические исследования. Если чувствительность будет подтверждена, этот подход может стать доступным и недорогим методом скрининга для быстрого выявления гриппа на первой линии.
Ссылка на журнал:
- Рашиг М., Гутманн М., Кехрейн Дж. и др. (2025) Вирусный нейраминидазоспецифичный сенсор для определения гриппа по вкусу. ACS Central Science. doi:10.1021/acscentsci.5c01179
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся