Исследователи разработали портативную тест-систему для обнаружения генетического материала вирусов, переносимых комарами. На примере вируса чикунгунья метод показал высокую чувствительность и позволил увидеть результат невооруженным глазом. Пока технология проверена только в лабораторных условиях и на образцах крови мышей.
Комариные инфекции становятся все более серьезной проблемой для здравоохранения. Их распространению способствуют международные поездки, торговля и расширение мест обитания насекомых-переносчиков на фоне изменения климата.
К этой группе относятся вирусы чикунгунья, денге, Зика, желтой лихорадки, японского энцефалита, лихорадки Западного Нила и Гета. Некоторые из этих инфекций вызывают тяжелое поражение нервной системы, кровотечения или продолжительные боли в суставах.
Новый метод разработала группа Яньминь Цзюй (Yanmin Ju) из Китайского фармацевтического университета. Результаты исследования опубликованы 30 апреля 2026 года в журнале Targetome.
Зачем нужен новый способ диагностики
Для точного выявления вирусных инфекций часто применяют исследования нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) или рибонуклеиновой кислоты (РНК). Такие методы обнаруживают характерные фрагменты генетического материала возбудителя и позволяют отличать близкие вирусы друг от друга.
Одним из наиболее распространенных подходов остается полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР). Сначала вирусную РНК превращают в ДНК, а затем многократно копируют выбранный участок генома.
Метод обладает высокой точностью, но обычно требует ферментов, оборудования для изменения температуры, приборов для регистрации светового сигнала и подготовленного персонала. Это ограничивает его применение в небольших клиниках, полевых пунктах и регионах с недостатком лабораторных ресурсов.
Авторы новой работы попытались объединить чувствительность анализа нуклеиновых кислот с простотой тест-полоски, похожей по принципу использования на домашние экспресс-тесты.
Как работает тест-полоска
Разработанный метод получил название многоточечного мостикового иммунохроматографического анализа, или mbLFIA. Несмотря на слово «иммунохроматографический», система в данном случае распознает не антитела и не вирусные белки, а последовательность вирусной РНК.
В основе анализа лежит каталитическая сборка шпилек — способ усиления сигнала с помощью специально созданных коротких цепочек ДНК. Эти цепочки свернуты в структуры, напоминающие шпильки, и открываются только при встрече с подходящей последовательностью вирусной РНК.
Исследователи использовали четыре такие структуры: H1, H2, H3 и H4.
Когда в образце присутствовала РНК вируса чикунгунья, она связывалась с H1. После этого H1 соединялась с H2, а вирусная РНК высвобождалась и могла запускать следующий цикл. Так одна молекула мишени способствовала образованию множества комплексов H1–H2.
Затем эти комплексы активировали вторую пару шпилек — H3 и H4. Образовавшиеся структуры H3–H4 переносили усиленный сигнал на тестовую полоску.
Несколько участков связывания усилили окрашивание
В обычных тест-системах молекула, образовавшаяся после усиления сигнала, имеет лишь один или несколько участков для присоединения окрашенных частиц. Из-за этого при небольшом количестве вирусной РНК линия на тесте может оказаться слишком бледной.
Авторы изменили строение комплексов H3–H4 и создали на них несколько равноценных участков связывания. В результате одна молекулярная структура могла удерживать больше окрашивающих частиц и эффективнее закреплять их в области тестовой линии.
При низкой концентрации мишени многоточечная конструкция создавала сигнал в 10,8 и 9,6 раза сильнее двух вариантов с ограниченным числом участков связывания.
Таким образом, чувствительность повысилась не только за счет копирования сигнала, но и благодаря более плотному накоплению окрашенных частиц на полоске.
Наночастицы сделали линию заметнее
Для дополнительного усиления исследователи использовали наночастицы золота, покрытые платиной, — Au@Pt. Наночастицами называют частицы размером в миллиардные доли метра.
Платиновое покрытие обладало пероксидазоподобной активностью. Это означает, что наночастицы действовали подобно ферменту пероксидазе и ускоряли химическую реакцию с образованием окрашенного продукта.
В систему добавляли 3-амино-9-этилкарбазол (AEC) и перекись водорода. Под действием наночастиц образовывался нерастворимый коричнево-красный осадок, который накапливался на тестовой линии и делал ее более заметной.
Структуру и состав частиц ученые проверили с помощью электронной микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и рентгеновской дифракции. Эти методы позволяют изучать размер, строение и химический состав материалов.
Метод обнаруживал очень низкие концентрации вирусной РНК
После настройки температуры, продолжительности реакции и соотношения компонентов система позволяла визуально обнаруживать РНК вируса чикунгунья в диапазоне от 2 до 10 000 пикомолей на литр.
Пикомоль — это одна триллионная доля моля, единицы количества вещества. Чем ниже минимальная обнаруживаемая концентрация, тем более чувствительным считается анализ.
Без дополнительного усиления окраски нижняя граница составляла 20 пикомолей на литр. Использование наночастиц и осаждение окрашенного продукта улучшили чувствительность в десять раз — до 2 пикомолей на литр.
Авторы подчеркивают, что результат можно было оценивать визуально, без прибора для измерения флуоресценции.
Тест отличал чикунгунью от других комариных инфекций
Исследователи проверили, не реагирует ли система на генетический материал других вирусов, передаваемых комарами.
Сигнал вируса чикунгунья оказался значительно сильнее, чем при добавлении РНК вирусов Зика, денге, лихорадки Западного Нила, желтой лихорадки, японского энцефалита и Гета.
Это указывает на способность теста распознавать заданную генетическую последовательность. Тем не менее для подтверждения клинической специфичности потребуется исследование большого количества образцов от людей с различными инфекциями.
Биологические жидкости не помешали анализу
Работу теста также проверили на сыворотке крови, слюне и моче, в которые заранее добавляли известное количество мишени.
Показатели восстановления составляли от 80 до 120%. Этот показатель отражает, насколько близко измеренное количество вещества к тому, которое исследователи внесли в образец.
Результаты показывают, что компоненты биологических жидкостей не полностью подавляли реакцию. Однако использовались искусственно подготовленные образцы, поэтому такие испытания еще не воспроизводят все особенности материала, получаемого от пациентов.
Результаты совпали с ОТ-ПЦР в 36 образцах мышей
На заключительном этапе ученые проанализировали сыворотку крови 36 мышей с предполагаемой инфекцией.
Новая тест-система выявила 16 положительных и 20 отрицательных образцов. Во всех случаях результаты совпали с данными полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией.
В пределах этой небольшой выборки чувствительность и специфичность составили 100%.
Чувствительность показывает, какую долю действительно положительных образцов обнаруживает тест. Специфичность отражает его способность правильно распознавать образцы без искомого вируса.
Однако показатель 100% в 36 образцах не означает, что тест никогда не будет ошибаться. Чем меньше исследование, тем выше вероятность того, что реальные характеристики метода окажутся иными при проверке на более крупной и разнообразной группе.
Кроме того, анализ проводили на мышиной, а не человеческой сыворотке.
Ферменты не потребовались, но подготовка образца остается важной
Одним из преимуществ метода авторы называют отсутствие ферментов на этапе усиления сигнала. Это потенциально упрощает хранение и использование набора в условиях, где трудно поддерживать непрерывное охлаждение реактивов.
Системе также не требуются температурные циклы, характерные для обычной полимеразной цепной реакции, или сложный прибор для регистрации результата.
Вместе с тем описание портативного теста не означает, что пользователь может просто нанести необработанную кровь на полоску. Для выявления вирусной РНК обычно требуется подготовить образец, освободить генетический материал и обеспечить подходящие условия реакции.
В публикации пока не показано, насколько легко и безопасно все эти этапы можно выполнить за пределами лаборатории.
Возможное применение при вспышках инфекций
В дальнейшем подобные тест-системы могут использоваться в медицинских учреждениях, пунктах пересечения границы и полевых лабораториях. Быстрый анализ особенно важен во время вспышек, когда необходимо оперативно выявлять зараженных людей и отслеживать распространение инфекции.
Платформу теоретически можно перенастроить на другие вирусы. Для этого потребуется изменить последовательности молекулярных зондов так, чтобы они распознавали генетический материал выбранного возбудителя.
Авторы считают, что подход может найти применение не только для комариных инфекций, но и в других областях диагностики, где требуется обнаружение небольшого количества нуклеиновых кислот.
Что результаты означают для пациентов
Разработка представляет собой ранний лабораторный прототип, а не зарегистрированный диагностический тест. Ее пока не испытывали на клинических образцах людей с подтвержденной чикунгуньей.
Перед практическим применением необходимо определить, насколько надежно система работает при разных сроках заболевания и концентрациях вируса, сравнить ее с действующими лабораторными методами и проверить риск ложноположительных и ложноотрицательных результатов.
Необходимо также оценить стабильность реагентов при высокой температуре и влажности — условиях, характерных для многих регионов распространения комаров-переносчиков.
Если дальнейшие исследования подтвердят результаты, технология может сделать молекулярную диагностику доступнее там, где применение полноценной лабораторной полимеразной цепной реакции затруднено.
Портативные исследования нуклеиновых кислот разрабатываются и для других инфекций: ранее ученые представили быстрые методы диагностики болезни Лайма непосредственно в месте оказания медицинской помощи.
Литература
Nie Y., Shang C., Fan S., et al. A multisite bridging mediated lateral flow immunoassay for the enhanced detection of mosquito-borne viruses // Targetome. — 2026. — DOI: 10.48130/targetome-0026-0016.