Smartfony mogą mierzyć puls, monitorować zdrowie psychiczne, śledzić dietę, analizować cykl snu i pomagać kontrolować cukrzycę. Teraz nowa technologia smartfonów może wykryć pasożyty we krwi w ułamku czasu, który zajęłby technikowi laboratoryjnemu.
CellScope, opracowany przez zespół z University of California w Berkeley, jest mikroskopem smartfonowym, który wykorzystuje wideo do wykrywania ruchu pasożytów. Obecnie jest testowany pod kątem zastosowania w diagnozowaniu dwóch zaniedbywanych chorób tropikalnych endemicznych w częściach rozwijającego się świata, onchocerkozy i filariozy limfatycznej. Jeśli zostanie powszechnie przyjęty, może znacznie poprawić leczenie w miejscach, w których ludzie często nie mają dostępu do podstawowych usług medycznych.
„Pomysł wykorzystania telefonów komórkowych do mikroskopii to coś, nad czym pracujemy od wielu lat, poczynając od czasów, kiedy aparaty zaczęły pojawiać się na telefonach” - mówi Daniel Fletcher, profesor bioinżynierii w Berkeley, który kieruje laboratorium utworzono CellScope. „Na początku byliśmy przekonani, że urządzenia te można rozbudować do szeregu różnych zastosowań”.
Aby zrozumieć, co czyni CellScope wyjątkowym, musisz zrozumieć, jak działa onchocerciaza i filarioza limfatyczna.
Ugryzienie przez samicę mączlika może przenosić onchocerkozę lub ślepotę rzeczną, podczas gdy komary rozprzestrzeniają filariozę limfatyczną lub słonicę. W obu chorobach owady odkładają larwy, które następnie zamieszkują ludzkie ciało i rosną w robaki. Objawy onchocerkozy obejmują guzki skóry, straszne swędzenie (czasami tak źli ludzie spalą skórę, aby ją zatrzymać), a w niektórych przypadkach utratę wzroku. Jest to druga najczęstsza przyczyna zakaźnej ślepoty na świecie. Filarioza limfatyczna powoduje pogrubienie skóry i obrzęk kończyn, który może być ciężki.
Na szczęście lek przeciwpasożytniczy zwany iwermektyną można stosować w leczeniu onchocerciazy i filariozy limfatycznej. Ale tutaj jest haczyk: wiele osób z tymi dwiema chorobami jest również zakażonych Loa loa, innym pasożytem. Daj iwermektynę osobie z infekcją Loa loa, a pacjent może cierpieć z powodu poważnych skutków ubocznych, a nawet umrzeć. Testowanie Loa loa jest jednak czasochłonne i wymaga sprzętu naukowego i specjalistycznej wiedzy.
„Złotym standardem” diagnozy Loa loa zawsze był rozmaz krwi, mówi Fletcher. W tym miejscu próbkę krwi umieszcza się na szklanym szkiełku, poddaje plamie i obserwuje pod mikroskopem. W zależności od odległości pacjenta od laboratorium, uzyskanie wyników może zająć kilka dni.
„Aby szybko zdiagnozować ogromną liczbę osób, potrzebowaliśmy czegoś znacznie szybciej”, mówi Fletcher.
Urządzenie zawiera drukowaną w 3D obudowę z prostą optyką, obwodami i kontrolerami, które pomagają w przetwarzaniu próbki krwi. CellScope może określić ilościowo pasożyta Loa loa bezpośrednio z krwi pełnej w czasie krótszym niż 3 minuty. (Mike D'Ambrosio i Matt Bakalar, Fletcher Lab, UC Berkeley) Ostatecznie zespół wpadł na pomysł wykorzystania ruchu robaków do ich automatycznego wykrywania. CellScope działa w ten sposób: telefon komórkowy stoi na podstawie drukowanej w 3D podstawy ze szczeliną na próbkę krwi. Baza zawiera światła LED, mikrokontrolery i port USB. Po włożeniu próbki krwi telefon komunikuje się z bazą w celu wykonania serii filmów. Następnie algorytm szuka ruchu robaków Loa loa w filmie. Wyniki są dostępne niemal natychmiast. Jeśli nie ma infekcji Loa loa, pacjent może natychmiast rozpocząć iwermektynę.
W przeciwieństwie do tradycyjnej diagnozy Loa loa, która wymaga laboratorium i przeszkolonego technika, z CellScope może korzystać każdy, gdziekolwiek. Jest to szczególnie ważne w miejscach takich jak wiejski Kamerun, gdzie zespół naukowców współpracujących z Berkeley prowadzi ciągłe testy CellScope, a dostęp do konwencjonalnej opieki medycznej jest niewielki. Jego automatyzacja zmniejsza również błąd ludzki, który jest częstym problemem w diagnostyce laboratoryjnej.
Fletcher ma nadzieję, że CellScope będzie przydatny w diagnozowaniu innych pasożytów, takich jak robaki przenoszone przez glebę (kategoria obejmująca glisty, nicienie i ptaszniki) i trypanosomy, które powodują śpiączkę i chorobę Chagasa. CellScope może być także przydatnym narzędziem do diagnozowania chorób niepasożytniczych, takich jak gruźlica w miejscach, gdzie tradycyjnych mikroskopów jest niewiele.
Kolejnym krokiem dla CellScope jest większe badanie z udziałem około 40 000 osób w Kamerunie. Ponadto dwóch byłych studentów Fletchera założyło startup o nazwie CellScope w celu wprowadzenia na rynek produktów opartych na technologii CellScope.
„Mamy nadzieję, że ta kombinacja automatyzacji sprzętu i oprogramowania, którą napędzają te potężne telefony komórkowe, zapewni rozwiązanie dla tych chorób”, mówi.
