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診斷瘧疾感染的標準技術是使用顯微鏡在患者的血液樣本中尋找導致該疾病的寄生蟲——惡性瘧原蟲。這種方法需要訓練有素的專業人員,並且容易出現人為錯誤。其他可用的檢測技術不是定量的,而且價格昂貴或在野外使用不切實際,尤其是在發展中國家。
新加坡-麻省理工學院研究與技術聯盟中心的生物工程師韓鍾允(Jongyoon Han)和他的同事們設計了一種可以避免許多這些問題的診斷測試。他們的研究方法在8月31日發表在《自然醫學》上的一篇論文中有所描述,只需要一滴微量的血液——少至10微升——即可進行檢測,並且可以在幾分鐘內提供診斷結果。此外,它不依賴於技術人員的專業知識。
當惡性瘧原蟲入侵紅細胞並以其內容物為食時,它會將血紅蛋白分解為氨基酸和血紅素,血紅素是一種含有鐵的化合物。遊離的血紅素是有毒的,因此寄生蟲會迅速將其轉化為一種不溶性晶體,稱為瘧色素。
韓解釋說:“瘧色素晶體就像小磁鐵一樣。”他和他的團隊使用一種稱為磁共振弛豫法(MRR)的技術來檢測感染了惡性瘧原蟲的人血樣本中以及感染了貝氏瘧原蟲(一種小鼠瘧疾模型)的小鼠樣本中瘧色素的磁訊號。
MRR是一種核磁共振(NMR)光譜法,是化學分析的得力工具。儘管核磁共振儀以體積龐大而著稱,但近年來,研究人員已將其縮小到足夠小的尺寸,可以放在工作臺上。韓說,該技術向野外推廣的另一個重要步驟是,他的團隊能夠直接在血液樣本中檢測到瘧色素,而無需先在實驗室中進行處理。
該研究的合著者、新加坡南洋理工大學的寄生蟲學家彼得·普雷澤(Peter Preiser)說,當血液中惡性瘧原蟲的濃度為每微升十個感染細胞時,MRR就能檢測到它。傳統的顯微鏡技術只能在每微升50個或更多細胞的濃度下檢測到該寄生蟲,這也是臨床症狀開始出現的時候。
英國牛津大學的流行病學家理查德·莫德(Richard Maude)說:“這項技術的效能似乎與常規顯微鏡檢查相當,如果不是更優越的話。” 但是,他補充說,有必要對“其在人體中的效能進行徹底評估”,並與其他測試進行比較。
美國馬里蘭州貝塞斯達國家過敏和傳染病研究所研究瘧疾的免疫學家卡羅爾·隆(Carole Long)說:“重要的是要證明這一點可以在瘧疾流行的環境中從臨床樣本中獲得的血液中實現,”在這些環境中,大多數患者處於寄生蟲感染紅細胞的階段。
澳大利亞墨爾本附近沃爾特和伊麗莎·霍爾醫學研究所的生物物理學家斯蒂芬·卡爾(Stephan Karl)說,該方法似乎顯示出前景,但警告說,大多數感染不會產生大量的瘧色素。他說:“仔細觀察所提供的資料,很明顯該方法距離可靠的現場瘧疾診斷還有很長的路要走。”
韓承認,在將該技術應用於實際患者的樣本之前,仍有一些問題需要解決,但他表示,他和他的合作者已經在研究解決這些問題的方法。特別是,他們需要了解不同人的血液反應如何因遺傳構成和飲食等因素而異。
本文經許可轉載,並於s 首次發表 於2014年8月31日。