Наносенсоры помогли отличить бактериальную пневмонию от вирусной

Наносенсоры помогли отличить бактериальную пневмонию от вирусной

Отличать бактериальную пневмонию от вирусной предложили с помощью наносенсоров. Они избирательно связываются с характерными для той или иной инфекции белками в легких и высвобождают в мочу больного соответствующие маркеры, поэтому по анализу мочи быстро можно установить возбудителя и подобрать оптимальное лечение. Сейчас американские ученые продемонстрировали работу подхода в опытах на мышах, о чем написали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Еще до распространения SARS-CoV-2 пневмония была одной из самых распространенных и опасных болезней в мире. И как и раньше, отличить ее бактериальное происхождение от вирусного бывает сложно и долго, из-за чего распространенной является практика врачей назначать пациентам с воспалением легких антибиотики как можно скорее. Впрочем, при вирусной пневмонии они не помогут (в конце концов, антибиотики действуют только на бактерий), и даже могут способствовать появлению новых устойчивых к антибактериальным препаратам штаммов патогенов. Чтобы быстро определять, какой возбудитель вызвал воспаление легких и избежать ненужного использования антибиотиков, ученые Массачусетского технологического института разработали систему тестирования на основе наночастиц.

Вместо того, чтобы определять самих патогенов, ученые сосредоточились на различиях в реакции организма больного на различные виды возбудителей. Они создали наносенсоры с пептидами, которые способны связываться в легких с теми белками протеазами, которые вырабатываются при бактериальных и вирусных инфекциях. При взаимодействии пептида с целевой протеазой наносенсоры выделяют молекулы - "штрих-коды", чей маленький размер позволяет им быстро попадать в системный кровоток, фильтроваться почками и выделяться с мочой. Поэтому по анализу мочи можно установить, с протеазами бактериальной или вирусной инфекции связались наночастицы.

Подход продемонстрировал свой потенциал в опытах на мышах, которым вызывали пневмонию распространенными у людей возбудителями — бактериями Klebsiella pneumoniae, Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae или вирусом гриппа — вирусом пневмонии мышей. Введя в дыхательную систему животных смесь из 20 наносенсоров, ученые отобрали образцы мочи испытуемых через два часа, проанализировав их с помощью алгоритмов машинного обучения.

По анализу мочи ученые успешно смогли отличить мышей с бактериальной и вирусной инфекцией легких. Понимая, что не во всех медицинских учреждениях имеется достаточно ресурсов для такого обследования, ученые предложили упрощенный вариант анализа. Использование набора из пяти наночастиц тоже позволяет отличить бактериальную инфекцию от вирусной, при этом их можно приспособить к анализу с бумажной полоской, как в тестах на беременность. В дальнейшем остается проверить, так же ли будет работать метод и у людей, как у мышей.

Как еще наночастицы могут пригодиться в медицине?

• Наночастицы уже неоднократно испытывали для борьбы с раковыми клетками. Например, в виде повязки против рака кожи или инъекций наночастиц кальция и цитрата, действующих только в злокачественных клетках.
• А наночастицы золота помогли усилить действие антибиотиков против бактерий с антибиотикорезистентностью.
  
• Наночастицы даже рассматривают как мужской контрацептив.
  
• А еще, они помогли управлять поведением мышей с помощью света.