Birçok farklı bakteri ve virüs türü zatürre gibi ciddi enfeksiyonlara neden olabilir. Ancak belirli bir hastanın hastalığına hangi mikrobun neden olduğunu belirlemenin kolay ve hızlı (saniyeler) bir yolu malesef pratik değil. Bu belirsizlik, doktorların etkili tedaviler seçmesini zorlaştırıyor çünkü bakteriyel pnömoniyi tedavi etmek için yaygın olarak kullanılan antibiyotikler viral pnömoni hastalarına yardımcı olmuyor. Ayrıca antibiyotik kullanımının sınırlandırılması, antibiyotik direncini frenlemek için önemli bir adım olarak konuşuluyor.
Araştırmacılar, doktorların uygun tedaviyi seçmelerine yardımcı olacağını umdukları viral ve bakteriyel pnömoni enfeksiyonlarını saniyeler içinde ayırt edebilen bir sensör tasarladılar.
Fareler üzerinde yapılan bir çalışmada, araştırmacılar, sonuçları okumak için basit bir idrar testi kullanarak sensörlerinin çok kısa süre içinde bakteriyel ve viral pnömoniyi doğru bir şekilde ayırt edebildiğini gösterdi.
Semptomlar neredeyse aynı!
Viral ve bakteriyel pnömoniyi ayırt etmenin zor olmasının bir nedeni, Streptococcus pneumoniae ve Haemophilus influenzae bakterileri ile influenza ve respiratuar sinsityal virüs (RSV) gibi virüsler dahil olmak üzere pnömoniye neden olabilen semptomları aynı olan mikrop olması.
Araştırma ekibi, sensörlerini tasarlarken patojenin kendisini tespit etmeye çalışmak yerine konağın enfeksiyona verdiği yanıtı ölçmeye odaklanmaya karar verdi. Viral ve bakteriyel enfeksiyonlar, proteinleri parçalayan proteaz adı verilen enzimlerin aktivasyonunu içeren farklı tipte bağışıklık tepkilerini tetikler. Ekip, bu enzimlerin aktivite modelinin bakteriyel veya viral enfeksiyonun bir imzası olarak hizmet edebileceğini buldu.
İnsan genomu 500'den fazla proteazı kodlar ve bunların çoğu, T hücreleri, nötrofiller ve doğal öldürücü (NK) hücreler dahil olmak üzere enfeksiyona yanıt veren hücreler tarafından kullanılır. Stanford Üniversitesi'nde tıp ve biyomedikal veri bilimi doçenti ve makalenin yazarlarından biri olan Purvesh Khatri liderliğindeki bir ekip, solunum yolu enfeksiyonları sırasında ifade edilen, 33 gen veri kümesi topladı. Khatri, bu verileri analiz ederek, farklı enfeksiyon türlerine farklı tepki verdiği görülen 39 proteazı tanımladı.
Ekip bu verileri, bu proteazlarla etkileşime girebilecek 20 farklı sensör oluşturmak için kullandı. Sensörler, belirli proteazlar tarafından bölünebilen peptitlerle kaplanmış nanopartiküllerden oluştu. Dolayısıyla bağışıklık yanıtı bir sensörle eşleştirildi.