Phát hiện nhanh vật liệu di truyền vi rút hepers (HSV) bằng cảm biến sinh học

Đề tài này được thực hiện với mục tiêu bước đầu nghiên cứu ứng dụng bộ cảm biến sinh học điện hóa để phát hiện nhanh vật liệu di truyền của vi rút gây bệnh. Mời các bạn cùng tham khảo bài viết để nắm rõ nội dung chi tiết của đề tài nghiên cứu này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phát hiện nhanh vật liệu di truyền vi rút hepers (HSV) bằng cảm biến sinh họcY Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 14 * Phụ bản của Số 2 * 2010Nghiên cứu Y họcPHÁT HIỆN NHANH VẬT LIỆU DI TRUYỀN VI RÚT HEPERS (HSV) BẰNGCẢM BIẾN SINH HỌCTrần Quang Huy*, Nguyễn Thị Hồng Hạnh*, Phan Thi Ngà*, Nguyễn Thị Thường*, Phạm Văn Chung*, MaiAnh Tuấn**TÓM TẮTĐặt vấn ñề: Kết quả nghiên cứu trong những năm gần ñây ñược công bố trên các tạp chí quốc tế chuyênngành ñã cho thấy tiềm năng ứng dụng to lớn của cảm biến sinh học trong chẩn ñoán một số tác nhân gây bệnhnhờ khả năng phát hiện nhanh một hay ña tác nhân gây bệnh, tiện ích, dễ sử dụng và chi phí sinh phẩm và thiết bịkèm theo thấp hơn các thiết bị chẩn ñoán truyền thống.Mục tiêu nghiên cứu: Bước ñầu nghiên cứu ứng dụng bộ cảm biến sinh học ñiện hóa ñể phát hiện nhanh vậtliệu di truyền của vi rút gây bệnh.Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng bộ cảm biến sinh học ñiện hóa trên cơ sở cố ñịnh DNA làm phần tử dòñể phát hiện vật liệu di truyền của vi rút Herpes (HSV) trên mẫu chuẩn và thử nghiệm trên mẫu thực ñã khuyếchñại bằng PCR.Kết quả: Cảm biến sinh học ñiện hóa trên cơ sở DNA có ñộ nhạy cao, có khả năng dò tìm mẫu với nồng ñộrất thấp cỡ 0,5nM, tín hiệu ñầu ra xuất hiện và ổn ñịnh khoảng 5 phút sau khi tiếp xúc với mẫu.Kết luận: Có khả năng phát triển và ứng dụng cảm biến sinh học trên cơ sở DNA ñể phát hiện nhanh mộthoặc ñồng thời vật liệu di truyền của một hay nhiều vi rút ở Việt Nam.Từ khóa: cảm biến sinh học, vật liệu di truyền, vi rút Herpes.ABSTRACTRAPID DETECTION OF HSV GENOME USING BIOSENSORTran Quang Huy, Nguyen Thi Hong Hanh, Phan Thi Nga, Nguyen Thi Thuong, Pham Van Chung, Mai AnhTuan * Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 14 - Supplement of No 2 – 2010: 228 - 233Background: Recent research results of biosensors published in the international specialized scientificjournals have shown their potential application in rapid detection of one or simultaneous multi-pathogens, easyuse and low cost in comparison with traditional diagnostic methods.Objectives: Initial study on the application of electrochemical biosensor for the rapid detection of viralgenome.Method: Using electrochemical biosensor based on DNA immobilization as probe for the rapid detection ofHerpes Simplex Virus (HSV) genome from standard samples and its PCR productResults: Our DNA based electrochemical biosensor shown a high sensitivity, the detection limit is 0.5nM ofsample and the stable response time of the biosensor is approximately 5 min.Conclusion: Our DNA based electrochemical biosensor can be developed and applied for rapid detection ofone or simultaneous multi-virus genomes in Vietnam.Keywords: biosensor, viral genome, Herpes Simplex Virus (HSV)***Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ươngViện ITIMS, Trường Đại học Bách khoa Hà NộiĐịa chỉ Liên lạc: ThS Trần Quang Huy ĐT: 0978960658 Email:huytq@nihe.org.vn/ huytq@itims.edu.vnHội nghị Khoa học Kỹ thuật Viện Y Tế Công Cộng năm 2009 - 2010228Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 14 * Phụ bản của Số 2 * 2010ĐẶT VẤN ĐỀNgày nay, rất nhiều các bệnh truyền nhiễm ñangñe dọa nghiêm trọng tới sức khỏe cộng ñồng. Khốngchế và ngăn chặn kịp thời các tác nhân gây bệnhtruyền nhiễm luôn là yêu cầu cấp thiết không chỉ ñốingành y tế mà với tất cả các ngành nghề khác nhằmgiảm thiểu nguy cơ liên quan tới sức khỏe và nhữngthiệt hại về mặt kinh tế xã hội. Hiện có rất nhiềuphương pháp và thiết bị chẩn ñoán phòng thí nghiệmñể xác ñịnh tác nhân gây bệnh như: phân lập; nuôicấy; huyết thanh học; ELISA; PCR... Tuy nhiên, cácphương pháp chẩn ñoán truyền thống này thường mấthàng giờ tới hàng tuần ñể biết ñược kết quả(5). Trongnhững năm gần ñây, cảm biến sinh học ñã ñượcnghiên cứu và chứng minh có tiềm năng lớn tronglĩnh vực chẩn ñoán, kiểm soát bệnh, môi trường, antoàn thực phẩm và khủng bố sinh học, hiện ñang ñượcrất nhiều các nhà khoa học trong và ngoài nước tậptrung nghiên cứu và phát triển(6,4). Những ưu ñiểm nổibật của cảm biến sinh học như: ñộ nhạy cao, ñộ chọnlọc cao, kích thước nhỏ gọn, tiện dụng, lượng mẫu cầnphân tích với nồng ñộ thấp, khả năng phát hiện nhanhtác nhân gây bệnh tại chỗ, giá thành thấp,…(4,1). Nhờsự phát triển vượt bậc của công nghệ, các nhà côngnghệ có khả năng tích hợp nhiều cảm biến sinh họctrên một diện tích cỡ mm2, nên có khả năng phát hiệnñồng thời hay ñộc lập từ một ñến hàng trăm tác nhângây bệnh trong thời gian trả lời chỉ tính bằngphút(7,8,9,10). Tại Việt Nam, nhóm nghiên cứu củachúng tôi ñã tiến hành nghiên cứu và chế tạo thànhcông bộ cảm biến sinh học ñiện hóa trên cơ sở gắnDNA làm phần tử dò ứng dụng trong lĩnh vực y sinhhọc. Những kết quả thử nghiệm bước ñầu ñối với loạicảm biến này ñã ñược chấp nhận và công bố trên mộtsố tạp chí trong nước và quốc tế(3,8). Nhằm mục ñíchNghiên cứu Y họctiếp tục phát triển và phát huy tối ña hiệu quả ứngdụng bộ cảm biến sinh học này ñể phát hiện nhanh vậtliệu di truyền của một số loại vi rút gây bệnh, chúngtôi ñã tiến hành nghiên cứu thử nghiệm ñể phát hiệnnhanh vật liệu di truyền của vi rút Herpes (HSV) trênmẫu chuẩn và mẫu thực tế.ĐỐI TƯỢNG- PHƯƠNG PHÁPNGHIÊN CỨUĐối tượng nghiên cứuBộ cảm biến sinh học ñiện hóa ñã ñược tác giả vànhóm nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công tại ViệnITIMS, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội(4).Nucleotit làm phần tử dò có trình tự 5’–AT CACCGA CCC GGA GAG GGA C–3’ (Invitrogen) ñặchiệu với vi rút HSV, nucleotit bổ sung làm phần tửñích (mẫu chuẩn) có trình tự 5’-G TCC CTC TCCGGG TCG GTG AT-3’ (Invitrogen), sản phẩm PCRdương tính từ mẫu bệnh phẩm dịch não tủy bệnh nhânnghi mắc HSV ký hiệu VN055 ñược thực hiện vàcung cấp bởi Phòng thí nghiệm các vi rút Herpes,khoa Vi rút, Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương.Phương pháp nghiên cứuGắn nucleotit có trình tự ñặc hiệu với vi rút HSVlên bề mặt cảm biến ñiện hóa làm ñầu dò bằngphương pháp cộng hóa trị thông qua lớp polymeAPTS (3-aminopropyl–triethoxy-silane).Đo tín hiệu dò tìm (tín hiệu ñầu ra) của cảm b ...