Lateraalivirtaukseen perustuvan pikatestin kehittäminen bakteeri- ja virusinfektioiden erotusdiagnostiikkaan

Abstract

Virus- ja bakteeri-infektioiden erotusdiagnostiikka on vaikeaa, sillä infektioiden oireet ja laboratoriolöydökset voivat olla hyvin samanlaisia. Virusinfektiolle on harvoin tarjolla spesifistä hoitoa, eikä sille yleensä ole tarvettakaan. Hoitamaton bakteeri-infektio sen sijaan voi aiheuttaa vakavia komplikaatioita kehittyessään erinäisiksi jälkitaudeiksi. Turhat antibioottikuurit voivat kuitenkin aiheuttaa allergiaa ja ikäviä vatsaoireita, mutta niiden vakavin ongelma on resistenttien bakteerien kehittyminen. Nykyisillä diagnostisilla menetelmillä, kuten bakteeriviljelyllä, ei saada riittävän nopeasti spesifisiä tuloksia, joten epäselvissä tilanteissa potilaalle määrätään usein varmuuden vuoksi antibioottikuuri. Diplomityön tavoitteena olikin kehittää vieritestaukseen soveltuva pikatesti bakteeri- ja virusinfektioiden erotusdiagnostiikkaan. Työssä kehitettiin ei-kilpaileva lareaalivirtausmääritys myxovirus-resistenssi-proteiini- A:lle (MxA). Kohonneiden MxA-tasojen on havaittu olevan yhteydessä viruksen aiheuttamiin hengitystieinfektioihin, joten määritys sopisi diagnoosin tekemisen tueksi. Hyvää herkkyyttä ja kvantitatiivisia tuloksia tavoiteltiin käyttämällä leimapartikkeleina käänteisviritteisiä nanopartikkeleita. Näiden partikkelien viritysaallonpituus on suurempi kuin emissioaallonpituus ja näin ollen materiaalien autofluoresenssista päästään eroon. Anti-MxA-vasta-aineita seulomalla ja testilastun rakennetta optimoimalla määrityksen kestoksi saatiin pikatestille soveltuva 20minuuttia. Optimoidun määrityksen analyyttiseksi herkkyydeksi saatiin rekombinanttia MxA:ta sisältävillä kokoverinäytteillä 10,2 μg/l, ja määrityksen vaste oli lineaarinen 1000 μg/l asti. Pienin testattu pitoisuus oli kuitenkin 25 μg/l, joten herkkyys ei ole täysin luotettava. Määrityksen laaja dynaaminen alue mahdollistaa kvantitatiiviset tulokset, ja herkkyys oli parempi kuin kaupallisella FebriDx-testillä (40 μg/l), jonka tulokset ovat kvalitatiivisia. Seuraavaksi määrityksen toimivuus potilasnäytteillä tulisi todistaa.

Differentiation of viral and bacterial infections is challenging due to the similar symptoms and clinical findings. For viral infections, specific treatment is rarely available or even necessary. Untreated bacterial infection instead may lead to serious complications when developing into various sequela. However, unnecessary course of antibiotics may cause allergies and unpleasant stomach issues, but the most serious problem is the possible development of multiresistant bacteria. Current diagnostic methods, such as culture, do not provide specific results fast enough and thus, in ambiguous situations course of antibiotics is often prescribed “just-in-case”. Therefore, the aim of this study was to develop a point-of-care suitable rapid test for differentiation of bacterial and viral infections. Lateral flow -based sandwich immunoassay for Myxovirus resistance protein A (MxA) was developed. Elevated MxA levels have been detected to interrelate with viral respiratory infections and thus, the assay would support the diagnosis. Upconverting nanoparticles were used as a label to achieve good sensitivity and quantitative results. In upconversion the longer wavelength excitation light is converted into shorter wavelength emission and thus, the autofluorescence of materials is eliminated. By screening anti-MxA-antibodies and optimizing the structure of the test strip, rapid test suitable assay duration of 20 minutes was achieved. With recombinant MxA spiked whole blood the analytical sensitivity of the optimized assay was 10,2 μg/l and the response of the assay was linear till 1000 μg/l. However, the lowest concentration tested was 25 μg/l and therefore the sensitivity is not fully reliable. The wide dynamic range of the assay enables quantitative results unlike the commercial FebriDx test which also has worse sensitivity (40μg/l). Next, the assay performance should be demonstrated with patient samples.