Исследователи из Университета Пердью разработали инновационный диагностический тест на бумажной основе для быстрого обнаружения птичьего гриппа, главной причины недавних высоких цен на яйца в США. Этот новый тест отвечает насущной потребности в эффективном и экономичном инструменте наблюдения для борьбы с глобальной угрозой, которую представляют вирусы птичьего гриппа, сказал Мохамед Камель, научный сотрудник-постдокторант Университета Пердью. Статья опубликована в журнале Scientific Reports .
Как пояснил ведущий автор статьи Мохит Верма, доцент кафедры сельскохозяйственной и биологической инженерии и Школы биомедицинской инженерии Уэлдона, ключевым преимуществом теста является его потенциальное использование в отношении различных видов: «Нужно взять мазок из полости рта или носа животного или человека, а затем перенести образец на бумажные устройства. Тест работает на разных видах скота (домашняя птица, КРС и др.) и диких животных (птицы, грызуны), а также на людях. Роль птичьего гриппа, особенно высокопатогенного птичьего гриппа, в повышении стоимости яиц в настоящее время и в будущем можно понять по его влиянию на птицеводческую отрасль. В 2022 году вспышки птичьего гриппа затронули 67 стран и привели к потере 131 миллиона домашних птиц. Потери США составили 40 миллионов животных и от 2,5 до 3 миллиардов долларов».
«Такие масштабные потери в поголовье птицы напрямую сокращают предложение яиц, что может привести к росту цен из-за снижения доступности», - добавил Камель, который также является преподавателем Каирского университета в Египте.
Другие факторы увеличивают расходы. Фермеры должны внедрять строгие и дорогостоящие защитные меры. К ним относятся усиление санитарии, ограничение доступа к фермам и разделение диких и домашних птиц, отметил он. А необходимость строгих мер биобезопасности и торговых ограничений после вспышек птичьего гриппа может еще больше напрячь рынок.
По словам Камеля, ключевыми особенностями бумажного анализа, в котором используется петлевая изотермическая амплификация, являются его простота и доступность: «В отличие от обычных лабораторных тестов, он требует минимальной подготовки и только водяной бани для инкубации, что позволяет получать результаты, видимые невооруженным глазом».
Анализ LAMP специально нацелен на ген гемагглютинина H5 вируса птичьего гриппа. Этот анализ имеет важные преимущества по сравнению с традиционными методами диагностики, отметил Камель. Он обнаруживает рибонуклеиновую кислоту (РНК) штамма H5N1 вируса птичьего гриппа со 100% аналитической чувствительностью и специфичностью в тестовых образцах. Система способна обнаруживать РНК до 500 копий на реакцию (25 копий/мкл). Высокоспецифичный для H5N1, анализ не показал никаких доказательств перекрестной реактивности с 16 различными патогенами птиц и крупного рогатого скота в ходе тщательных проверочных экспериментов и сравнительных испытаний со стандартными методами количественной полимеразной цепной реакции.
В прошлом году команда Вермы анонсировала биосенсор на бумажной основе, который обеспечивает быстрое и простое обнаружение фекального загрязнения на предприятиях по производству сельхозпродукции. Ранее его команда изобрела похожие тесты на респираторные заболевания крупного рогатого скота и COVID-19.
Потенциальные приложения новой технологии выходят за рамки ее нынешних возможностей, отметил Камель. Дальнейшие усовершенствования могут включать мультиплексное тестирование для одновременного обнаружения различных подтипов гриппа, а также других патогенов.
Такие усовершенствования могли бы предложить практическое решение для улучшения будущего глобального надзора и контроля за вспышками птичьего гриппа. «Постоянная угроза высокопатогенного птичьего гриппа и его потенциальная способность заражать других животных и людей подчеркивают важность разработки эффективных диагностических инструментов», - сказал Камель.
Технология, лежащая в основе анализа, принадлежит Purdue Research Foundation и лицензирована исключительно Krishi, стартап-компанией, где Верма занимает должность главного технического директора. Лицензия была выдана Управлением коммерциализации технологий Purdue Innovates. Krishi только что запустила SherpaTM в качестве платформы для полевого развертывания, которая при необходимости может включать тест H5N1. Krishi является портфельной компанией Purdue Strategic Ventures.
«Этот тест совместим с технологией, которую Krishi недавно запустил для обнаружения генов устойчивости к противомикробным препаратам у крупного рогатого скота, и поэтому его можно будет быстро внедрить, если мы получим интерес и поддержку», - сказал Верма.
Центры по контролю и профилактике заболеваний США в настоящее время оценивают риск для здоровья населения от птичьего гриппа H5 как низкий.
Однако вирусу может потребоваться всего одна ключевая мутация, чтобы улучшить его способность инфицировать респираторные клетки человека, отметил Камель: «Вирус птичьего гриппа H5N1 представляет собой тревожную, но пока не неминуемую угрозу, которая требует серьезного внимания. Вирус продемонстрировал растущую способность преодолевать видовые барьеры, широко распространяясь среди птиц и млекопитающих, включая крупный рогатый скот, кошек и собак. По состоянию на март 2025 года в США было зарегистрировано 70 случаев заражения людей вирусом H5N1, по крайней мере один из которых закончился смертью. Большинство случаев были связаны с контактом с инфицированными животными. Устойчивой передачи вируса от человека к человеку пока не выявлено. Поскольку вирус продолжает оказывать влияние как на птицеводческую отрасль, так и на общественное здравоохранение во всем мире, этот диагностический инструмент может сыграть решающую роль в сдерживании распространения заболевания и защите здоровья как животных, так и людей», — сказал Камель.
Эта работа частично финансировалась Фондом исследований в области продовольствия и сельского хозяйства, а один из исследователей получил поддержку в рамках Премии за клинические и трансляционные науки от Национального центра развития трансляционных наук.
Источник: Purdue University.
