Η τεχνολογία PCR είναι μια μοριακή διαγνωστική μέθοδος η οποία ανιχνεύει νουκλεϊκά οξέα-«στόχους» μέσω ενίσχυσης της ποσότητας του DNA. H τεχνολογία αυτή έχει συμβάλει σε τεράστιο βαθμό στην εξέλιξη των επιστημών ζωής από το 1984, οπότε και αναπτύχθηκε, μέχρι σήμερα.
Τα τελευταία χρόνια έχει μπει πλέον στο λεξιλόγιο του παγκόσμιου πληθυσμού εξαιτίας της πανδημίας της COVID-19, καθώς αποτελεί την κύρια μοριακή μέθοδο την οποία διεξάγουν τα εργαστήρια για την ανίχνευση του ιού SARS-CoV-2.
Διάγραμμα των κύκλων της PCR με χρήση των νέων φωτοθερμικών νανοϋλικών – Πηγή φωτογραφίας: Korea Institute of Science and Technology
Πολύπλοκη και χρονοβόρα ανάλυση
Ωστόσο εξαιτίας του τρόπου διεξαγωγής της PCR, τα αποτελέσματα αυτής της μεθόδου που είναι και η πιο ακριβής στην ανίχνευση των ιογενών λοιμώξεων, δεν εξάγονται γρήγορα – απαιτούνται αρκετές ώρες καθώς τα δείγματα υποβάλλονται σε μια διαδικασία επαναλαμβανόμενων κύκλων ανάλυσης σε θερμοκρασίες 60- 95 βαθμών Κελσίου.
10 φορές πιο γρήγορη
Τώρα οι δρες Σανγκ Κιγιούνγκ Κιμ και Σιουγκγόν Τζουνκ από το Κορεατικό Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας (KIST) στη Σεούλ της Νότιας Κορέας ανέπτυξαν, όπως ανέφεραν στην επιθεώρηση ACS Nano, μια… υπερ-ταχεία τεχνολογία PCR μέσω της χρήσης φωτοθερμικών νανοϋλικών. Με αυτή τη μέθοδο μειώνεται κατά 10 φορές ο χρόνος που απαιτείται για την εξαγωγή αποτελεσμάτων σε σύγκριση με τη συμβατική μέθοδο PCR. Συγκεκριμένα τα αποτελέσματα εξάγονται σε πέντε λεπτά και με ακρίβεια αντίστοιχη της υπάρχουσας μεθόδου.
«Συγκρατώντας» τα φωτοθερμικά νανοϋλικά
Τα φωτοθερμικά νανοϋλικά παράγουν θερμότητα αμέσως μόλις εκτεθούν σε φως. Ετσι αυξάνουν ταχέως τη θερμοκρασία, ωστόσο εμφανίζουν ένα σημαντικό μειονέκτημα: καθώς δεν είναι σταθερά υλικά, η απόδοσή τους διαρκεί λίγο. Η ερευνητική ομάδα του KIST υπερπήδησε αυτόν τον σκόπελο αναπτύσσοντας ένα πολυμερές το οποίο «συγκρατεί» τα φωτοθερμικά νανοϋλικά ξεπερνώντας έτσι το πρόβλημα της αστάθειάς τους.
Ταυτόχρονος εντοπισμός διαφορετικών παραλλαγών του SARS-CoV-2
Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική, οι ερευνητές κατάφεραν να αναπτύξουν μια μικρή σε μέγεθος συσκευή PCR η οποία μάλιστα ανιχνεύει πολλά γονίδια ταυτοχρόνως, γεγονός που σημαίνει ότι μπορεί να διαχωρίσει διαφορετικές παραλλαγές του SARS-CoV-2 σε μια μόνο αντίδραση.
PCR παντού για διάγνωση πλήθους νόσων
Οπως ανέφερε ο δρ Σανγκ Κιγιούνγκ Κιμ «μέσω περαιτέρω έρευνας σχεδιάζουμε εφέτος να ‘συρρικνώσουμε’ την υπερ-ταχεία PCR ώστε να αναπτύξουμε μια συσκευή που θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί οπουδήποτε, από την πρωτοβάθμια φροντίδα υγείας, ως τα φαρμακεία αλλά και τα σπίτια, διατηρώντας όμως την ακρίβεια της συμβατικής μεθόδου». Ο ερευνητής κατέληξε τονίζοντας ότι η τεχνολογία PCR είναι μια «καθολική» μοριακή διαγνωστική τεχνολογία η οποία μπορεί να εφαρμοστεί για τη διάγνωση πλήθους νόσων πέραν των λοιμώξεων. «Ετσι, η ταχύτητα και το μικρό μέγεθος της συσκευής θα αυξήσουν ακόμη περισσότερο τη χρήση της».
