Väitöstutkimuksessa kehitettiin herkkiä ja helppokäyttöisiä pikatestejä sairauksien havaitsemiseksi (Väitös: DI Iida Martiskainen, 11.6.2021, biotekniikka)
Sairauksien testaaminen pikatestillä nopeasti ja helposti on mahdollista menetelmän suorituskykyä parantamalla. DI Iida Martiskainen kehitti väitöstutkimuksessaan pikatestejä virusinfektioiden ja sydäninfarktin diagnostiikkaan teknologialla, jolla voidaan parantaa menetelmän herkkyyttä ja kvantitatiivisuutta verrattuna tyypilliseen pikatestiteknologiaan. Näin voidaan päästä lähemmäs laboratoriotasoista diagnostiikkaa olosuhteissa, joissa ei ole pääsyä laboratorioon.
Diagnostisia pikatestejä käytetään sellaisissa olosuhteissa, joissa mahdollisuudet keskuslaboratoriodiagnostiikan hyödyntämiseen ovat rajatut. Esimerkiksi vieritestauksessa testin tulokset tulisi saada nopeasti lääkärikäynnin aikana oikean hoitopäätöksen mahdollistamiseksi. Tämän lisäksi pikatestejä käytetään matalan tulotason maissa olosuhteissa, joissa resurssit laboratoriodiagnostiikan käyttöön ovat rajalliset.
- Koronatestaus on tehnyt pikatestauksen tutuksi. Pikatesteillä voidaan mitata viruksen rakenteellisia proteiineja tai virusta vastaan muodostuneita vasta-aineita, jolloin voidaan todeta henkilöllä oleva tai jo sairastettu virusinfektio. Samaa periaatetta käytetään myös muiden merkkiaineiden havaitsemiseen, Martiskainen sanoo.
Lateraalivirtaustesti eli liuskatesti on yksi tyypillisimmistä pikatestialustoista. Tutuin sovellus lienee kotikäyttöinen raskaustesti, jossa tulos tulkitaan näkyviin ilmestyvien värillisten viivojen perusteella. Useimmat lateraalivirtaustestit perustuvat visuaaliseen tulosten lukuun testiliuskalta. Visuaalisten määritysten heikkoutena on rajallinen herkkyys sekä tulosten subjektiivinen tulkinta.
Valoa tuottavat partikkelit tarjoavat pikatestaukseen parempaa suorituskykyä
Kiinnostus korvata visuaalisesti havaittavat värilliset nanopartikkelileimat erilaisilla luminoivilla leimoilla on kasvanut viime vuosina.
- Luminoivat nanopartikkelileimat tuottavat mitattavaa valoa. Näistä leimapartikkeleista hyötyvät sovellukset, jotka vaativat suurta herkkyyttä. Esimerkiksi virusinfektio pitää havaita mahdollisimman aikaisessa vaiheessa, jolloin viruksen merkkiainetta on veressä vain pieniä määriä. Mitä pienempiä määriä pystytään havaitsemaan, sitä aikaisemmassa vaiheessa infektio voidaan todeta ja voidaan ehkäistä tartuntojen leviämistä, Martiskainen selostaa.
Testiliuskan tulosta ei voida lukea paljaalla silmällä, mutta sen kanssa käytettävästä lukijalaitteesta voidaan katsoa olevan hyötyä.
- Käytettävistä partikkeleista lähtöisin oleva valo voidaan mitata helppokäyttöisellä lukijalaitteella. Valon intensiteetin perusteella voidaan määrittää merkkiaineen pitoisuus näytteestä. Sen lisäksi helppokäyttöisellä lukijalaitteella voidaan myös vähentää tulosten tulkinnan subjektiivisuutta, Martiskainen kertoo.
Herkille pikatesteille tarve monien eri sairauksien diagnostiikassa
Maailmalla hepatiitti B ja HIV ovat edelleen suurimpia taudinaiheuttajia monilla resurssiköyhillä alueilla. Väitöskirjatyössä kehitettiin määritykset hepatiitti B -viruksen pinta-antigeenin ja HIV-vasta-aineiden havaitsemiseen. Esimerkiksi pinta-antigeenin määrittäminen vaatii suurta herkkyyttä. Väitöstutkimuksessa kehitetyllä antigeenitestillä saavutettiin herkkyys, joka täyttää luovutetun veren seulontaan asetetut kriteerit. Testiä voisi käyttää olosuhteissa, joissa ei ole mahdollisuutta testata verta perinteisillä laboratoriomenetelmillä.
Kehitettyä teknologiaa voidaan käyttää myös sydänkohtausmerkkiaineiden havaitsemiseen. Sydänkohtauksen sattuessa nopea ja oikea diagnoosi vaikuttaa oleellisesti potilaan hoitoennusteeseen. Väitöskirjatyössä kehitettiin sydänperäistä troponiini I:tä havaitseva lateraalivirtausmääritys.
- Epäillyiltä sydänkohtauspotilailta mitataan rutiininomaisesti troponiiniarvo. Kohonnut arvo ja muutos arvossa muutaman tunnin välein tehdyissä mittauksissa on yksi sydänkohtauksen diagnoosia vahvasti tukeva kriteeri. Siksi olisi tärkeä pystyä mittaamaan kyseinen arvo kvantitatiivisesti ja nopeasti, Martiskainen kertoo.
Tutkimuksen tulokset osoittavat, että hyödyntämällä luminoivia nanopartikkelileimoja voidaan kehittää herkempiä ja kvantitatiivisia lateraalivirtaustestejä. Helppokäyttöiselle, nopealle ja edulliselle testaukselle on kysyntää.
- Tutkimuksen tulokset tukevat teknologian kaupallistamispotentiaalia. Paperipohjaisten liuskatestien valmistus on hyvin entuudestaan tunnettua. Uudenlaisella leimateknologialla voisi kehittää testejä vaativille merkkiaineille, joita pitää saada mitattua nopeasti vieritestaustilanteessa tai resursseiltaan rajallisessa ympäristössä, Martiskainen summaa.
***
DI Iida Martiskainen esittää väitöskirjansa ”Sensitive and quantitative lateral flow tests with upconverting nanoparticle reporter technology” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 11.6.2021 klo 12. Väitöstilaisuutta voi seurata etänä.
Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Paul Corstjens (Leidenin yliopisto, Alankomaat) ja kustoksena professori Tero Soukka (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on biotekniikka.
Turun yliopisto seuraa aktiivisesti koronavirustilannetta ja viranomaisten ohjeita. Yliopisto päivittää ohjeitaan tilanteen mukaan. Ohjeet ja linkit löytyvät osoitteesta: utu.fi/koronavirus
Väittelijän yhteystiedot: iida.martiskainen@utu.fi
