Külgvoolutest

NASA illustratsioon külgvooluproovist.

Külgvoolutestid (LFT), mida nimetatakse ka külgvoolu-immuunkromatograafilisteks testideks või kiirtestideks, on lihtsad seadmed, mille eesmärk on tuvastada sihtaine olemasolu vedelas proovis ilma spetsiaalsete ja kulukate seadmeteta. Neid teste kasutatakse laialdaselt meditsiinidiagnostikas koduseks testimiseks, hoolduspunktis või laboratooriumis. Näiteks kodune rasedustest on LFT, mis tuvastab teatud hormooni. Need testid on lihtsad, ökonoomsed ja näitavad tulemusi tavaliselt umbes viie kuni 30 minutiga. Paljud laboratoorsed rakendused suurendavad lihtsate LFTde tundlikkust, kasutades selleks spetsiaalseid lisaseadmeid.

LFT-d töötavad samadel põhimõtetel kui ensüümiga seotud immunosorbentanalüüsid (ELISA). Sisuliselt jooksevad need testid vedelikuprooviga mööda padjakese pinda koos reaktiivsete molekulidega, mis annavad visuaalselt positiivse või negatiivse tulemuse. Tampoonid põhinevad kapillaarkihilidel, näiteks poorse paberi, mikrostruktuuriga polümeeri või paagutatud polümeeri tükkidel. Iga selline padjake on võimeline vedelik (nt uriin, veri, sülg) spontaanselt transportima.

Proovipadi toimib nagu käsn ja hoiab endas liigset proovivedelikku. Kui vedelik on imbunud, voolab see teise konjugaatpadjandisse, kuhu tootja on salvestanud külmkuivatatud bioaktiivsed osakesed, mida nimetatakse konjugaatideks (vt allpool) sool-suhkurmaatriksis. Konjugaatpad sisaldab kõiki reagente, mis on vajalikud optimeeritud keemiliseks reaktsiooniks sihtmolekuli (nt antigeeni) ja selle keemilise partneri (nt antikeha) vahel, mis on immobiliseeritud osakese pinnale. See tähistab sihtmärgi osakesi, kui need läbivad padjakese ja jätkavad oma teekonda katse- ja kontrolljoonele. Katseliin näitab signaali, sageli värvi, nagu rasedustestides. Kontrolljoon sisaldab afiinsusliigandit, mis näitab, kas proov on läbi voolanud ja kas konjugaatpadjal olevad biomolekulid on aktiivsed. Pärast nende reaktsioonitsoonide läbimist siseneb vedelik viimasesse poorsesse materjali, nõelasse, mis toimib lihtsalt jäätmekonteinerina.

LFT-d võivad toimida kas konkureerivate või võileivahinnangutena.

Kokkuvõte

Värvilised osakesed

Põhimõtteliselt võib kasutada mis tahes värvilisi osakesi, kuid kõige sagedamini kasutatakse siiski lateksit (sinine värvus) või nanometri suuruseid kuldosakesi (punane värvus). Kuldosakeste punane värvus tuleneb lokaliseeritud pinna plasmonresonantsist. Võib kasutada ka fluorestseeruvaid või magnetiliselt märgistatud osakesi, kuid nende puhul on vaja kasutada elektroonilist lugejat, et hinnata testi tulemust.

Sandwich-analüüsid

Erinevus külgvoolutestide sandwich- ja konkureerivate testide vormide vahel

Sandwich-analüüse kasutatakse tavaliselt suuremate analüütide puhul, sest neil on tavaliselt mitu seondumiskohta. Kui proov rändab läbi analüüsi, puutub see kõigepealt kokku konjugaadiga, mis on sihtanalüüdi suhtes spetsiifiline antikeha, mis on märgistatud visuaalse märgisega, tavaliselt kolloidkullaga. Antikehad seonduvad sihtanalüüdiga proovis ja rändavad koos, kuni nad jõuavad katseliini. Katseliin sisaldab ka sihtanalüüdile spetsiifilisi immobiliseeritud antikehi, mis seonduvad migreerunud analüüdiga seotud konjugaatmolekulidega. Seejärel ilmneb testjoonel kontsentreeritud visuaalse märgistuse tõttu visuaalne muutus, mis kinnitab sihtmolekulide olemasolu. Enamikul sandwich-analüüsidel on ka kontrolljoon, mis ilmub olenemata sellest, kas sihtanalüüdi on olemas või mitte, et tagada külgvoolupadjakese nõuetekohane toimimine.

Kiiret ja odavat sandwich-analüüsi kasutatakse tavaliselt kodustes rasedustestides, mis tuvastavad inimese kooriongonadotropiini (hCG) rasedate naiste uriinis.

Konkureerivad testid

Kompetentset analüüsi kasutatakse tavaliselt väiksemate analüütide puhul, kuna väiksematel analüütidel on vähem seondumiskohti. Proov kohtub esmalt sihtanalüüdi antikehadega, mis on märgistatud visuaalse märgisega (värvilised osakesed). Katseliin sisaldab sihtanalüüdi, mis on fikseeritud pinnale. Kui sihtanalüüt puudub proovis, siis seonduvad mittesiduvad antikehad nende fikseeritud analüüdimolekulide külge, mis tähendab, et nähtav märgistus on nähtav. Seevastu kui sihtanalüüt on proovis olemas, seob see antikehad, et need ei seonduks testjoonel oleva fikseeritud analüüdiga, ja seega visuaalset markerit ei kuvata. See erineb sandwich-analüüsidest selle poolest, et ribade puudumine tähendab, et analüüdi on olemas.

Kvantitatiivsed testid

Enamik LFT-sid on ette nähtud puhtalt kvalitatiivselt. Siiski on võimalik mõõta testijoone intensiivsust, et määrata analüüsitava aine kogus proovis. Mitmed ettevõtted kasutavad käeshoitavaid diagnostikaseadmeid, mida tuntakse külgvoolulugejatena, et saada täielikult kvantitatiivseid analüüsitulemusi. Kasutades valgustamiseks unikaalseid valguse lainepikkusi koos CMOS- või CCD-detektoriga, saab tegelikest katseliinidest luua signaalirikka pildi. Kasutades pilditöötlusalgoritme, mis on spetsiaalselt loodud konkreetse testitüübi ja keskkonna jaoks, saab seejärel korreleerida joonte intensiivsust analüüdi kontsentratsiooniga. Ühe sellise käeshoitava külgvooluseadme platvormi on valmistanud Detekt Biomedical L.L.C. (Detekt Biomedical L.L.C.). Alternatiivsed mitteoptilised meetodid on samuti võimelised esitama kvantitatiivseid analüüsitulemusi. Üheks selliseks näiteks on magnetiline immunoanalüüs (MIA) LFT vormis, mis võimaldab samuti saada kvantifitseeritud tulemusi. Proovivedeliku kapillaaripumpamise varieeruvuse vähendamine on veel üks lähenemisviis, mille abil saab kvalitatiivsetelt tulemitelt üle minna kvantitatiivsetele tulemustele. Hiljutised tööd on näiteks näidanud, et kapillaarpumpamine toimub konstantse voolukiirusega, mis ei sõltu vedeliku viskoossusest ja pinnaenergiast.

Mobiiltelefonid on näidanud, et neil on suur potentsiaal kvantifitseerimiseks külgvooluproovides, kasutades mitte ainult seadme kaamerat, vaid ka valgusandurit või mobiiltelefoni aku energiat.

Kontrolljoon

Kuigi see ei ole tingimata vajalik, sisaldab enamik teste teist joont, mis sisaldab vaba lateksit või kulda tuvastavat antikeha, et kinnitada testi korrektset toimimist.

Vereplasma ekstraheerimine

Kuna hemoglobiini intensiivne punane värvus segab kolorimeetriliste või optilisel tuvastamisel põhinevate diagnostiliste testide näitu, on vereplasma eraldamine tavaline esimene samm diagnostilise testi täpsuse suurendamiseks. Plasmat saab eraldada täisverest integreeritud filtrite või aglutinatsiooni abil.

Kiirus ja lihtsus

Testitulemuse saamise aeg on nende toodete puhul peamine tegur. Testide väljatöötamine võib võtta vaid mõned minutid. Üldiselt on aja ja tundlikkuse vahel kompromiss: tundlikumate testide väljatöötamine võib võtta kauem aega. Selle testivormi teine peamine eelis võrreldes teiste immunoanalüüsidega on testi lihtsus, kuna see nõuab tavaliselt vähe või üldse mitte mingit proovi või reaktiivi ettevalmistamist.

Patendid

Tegemist on väga konkurentsivõimelise valdkonnaga ja mitmed inimesed taotlevad selles valdkonnas patente, eelkõige Alere (endine Inverness Medical Innovations, praegu Abbott'i omanduses), kes omab patente, mis algselt olid esitatud Unipathi poolt. Rühm konkurente vaidlustab nende patentide kehtivuse. Ka mitmed teised ettevõtted omavad selles valdkonnas patente.

Taotlused

Külgvooluproovidel on palju erinevaid rakendusi ja nendega saab testida erinevaid proove, nagu uriin, veri, sülg, higi, seerum ja muud vedelikud. Praegu kasutavad neid kliinilised laborid, haiglad ja arstid konkreetsete sihtmolekulide ja geeniekspressiooni kiireks ja täpseks testimiseks. Külgvooluproovide muud kasutusalad on toidu- ja keskkonnaohutus ning veterinaarmeditsiin selliste kemikaalide nagu haigused ja toksiinid. LFT-d kasutatakse tavaliselt ka haiguste, näiteks ebola tuvastamiseks, kuid kõige levinum LFT on kodune rasedustest.

Koroona vastu testimine

Peamised artiklid: Koroona antigeeni kiirtest

Külgvooluproovid on mänginud koroona testimisel otsustavat rolli, kuna nende eeliseks on, et nad annavad tulemuse 15–30 minutiga. Külgvooluproovide süstemaatiline hindamine koroonapandeemia ajal algatati Oxfordi Ülikoolis osana Ühendkuningriigi koostööst Public Health Englandiga. 2020. aasta juunis Ühendkuningriigis alanud uuring FALCON-C19 kinnitas mõnede külgvooluseadmete (LFD) tundlikkust selles keskkonnas. Neljal LFD-l 64-st testitud seadmest olid soovitavad tulemuslikkuse omadused; eelkõige Innova SARS-CoV-2 antigeeni kvalitatiivse kiirtestiga tehti väliuuringutes laiendatud kliiniline hindamine ja leiti, et sellel on hea viiruse antigeeni tuvastamine/tundlikkus koos suurepärase spetsiifilisusega, kuigi võimalikud probleemid olid komplekti ebaõnnestumiste arv ja koolituse mõju. Pärast hindamist otsustas Ühendkuningriigi valitsus 2021. aasta jaanuaris avada Inglismaa keskkoolid, kus õpilased ja õpetajad võtavad iga päev LFT-testi, mis on osa nn "Operation Moonshot" (operatsioon Moonshot). 19. jaanuaril 2021 ei lubanud MHRA siiski igapäevaseid kiirtestimisi kui alternatiivi isoleerimisele.

LFT-sid on kasutatud massiliselt koroonatestideks kogu maailmas ja need täiendavad teisi rahvatervise meetmeid koroona suhtes.

Mõned teadlased väljaspool valitsust on väljendanud tõsiseid kahtlusi Innova LFD-de kasutamise suhtes koroona sõelumiseks. Inglismaa Birminghami ülikooli biostatistika professori Jon Deeksi sõnul on Innova test "täiesti sobimatu" kogukonna testimiseks: "kuna test võib jätta vahele kuni pooled juhtudest, näitab negatiivne testitulemus vähenenud koroonaohtu, kuid ei välista koroona esinemist". Pärast ekspertide kriitikat ja reguleeriva asutuse loa puudumist "peatas" Ühendkuningriigi valitsus 2021. aasta jaanuari keskel igapäevased LFT-testid Inglismaa koolides.