Next generation sample preparation, high-throughput PCR and analytical techniques for the identification and characterization of pathogens using novel, customized microfluidic and detection platforms


Project leader


Funding source

Formas - The Swedish Research Council for Environment, Agricultural Sciences and Spatial Planning


Project Details

Start date: 01/01/2011
End date: 31/12/2015
Funding: 1144000 SEK


Description

Detta projekt syftar till att utveckla en helt ny diagnostisk plattform för detektion av patogener som orsakar infektionssjukdomar hos djur och människor. Plattformens flexibla konstruktion gör att den både ska kunna användas för diagnostik i fält med hög grad av automatisering, exempelvis för övervakning av djurbesättningar, samt utgöra att kraftfullt verktyg för att undersöka fundamentala frågeställningar inom infektionsbiologi. Sådan frågeställningarkan röra undersökningar av hela viruspopulationer. Virus, i synnerhet RNA virus, förekommer inte som klonala populationer av identiska individer utan som multipla kvasispecies där olika individer har distinkta arvsmassor som dessutom kan rekombineras och ge individer med helt nya egenskaper. Det är viktigt att förstå mekanismerna bakom uppkomst att högpatogena virusvarianter, t ex med ändrad celltropism, och betydelsen av samtidiga infektioner med flera subtyper och hur virulensen påverkas under sådana förhållanden. Ett exempel på där små genomiska variationer ger upphov till dramatiskt olika egenskaper hos viruset är det aviära influensaviruset. Vissa varianter av detta virus lämnar nära nog inga kliniska symptom medan andra kan utplåna hela flockar på kort tid. Det finns även faktorer som gör att vilda fåglar inte påverkas av vissa virus medan tamfåglar drabbas av svåra symtom med dödlig utgång och dessa kan vara knutna till förändringar som uppkommer hos virus. Det är mycket troligt att forskning med hjälp av den metodologi som utvecklas inom detta projekt kommer att kasta ljus över dessa fenomen. Ett välkänt och fundamentalt problem inom diagnostik av infektionssjukdomar är närvaron av ämnen som stör detektionen av den patogen man med diagnostiska metoder vill undersöka förekomsten av. Dessa ämnen kan typiskt utgör hämmare av amplifiering av patogenens arvsmassa. Ett annat svårt problem är att med god känslighet detektera patogenens arvsmassa mot bakgrunden av värdorganismens arvsmassa och eventuellt bakteriellt DNA och RNA. Den diagnostiska plattformen kommer att bestå av en modul som hanterar provbearbetning med hjälp av en nydanande teknik kallad akustofores där akustiska fenomen utnyttjas för att selektiv ansamla material med vissa fysikaliska egenskaper i ett flöde. Viruspartiklar kommer därigenom att i ett kontinuerligt flöde kunna separeras från värdorganismen celler, bakterier och inhiberande substanser. På samma sätt kan också bakterier selektivt separeras och analyseras. I nästa steg är den akustoforetiska separationsmetoden ideal för att förse modul två av den diagnostiska plattformen med rent provmaterial i ett kontinuerligt flöde. Modul två består av ett mikroflödeschip där det renade provmaterialet inkorporeras i pikoliter stora droppar i en oljeflöde. Amplifiering av patogenens genomiska material sker på chipet genom att dropparna rör sig över olika termiska zoner (i en onfiguration kan man också detektera amplifieringen på chipet). Avancerade mikroflödestrukturer kommer att möjliggöra separata reagens i olika droppar och därigenom multiplexdetektion och klonal amplifiering av enskilda patogeners arvsmassor i dropparna. Slutligen kommer det amplifierade provet att detekteras eller sorteras för vidare analys i den tredje modulen. Här finns stor flexibilitet för att skräddarsy en detektionsmodell bäst lämpad för ändamålet. Några exempel är fastfasarrayer, suspensionbaserade arrayer och Biotrove "openarray" format, alla dessa kommer att undersökas i detta projekt. Som tidigare nämndes kan man också implementera detektion på chipet och det är förmodligen att föredra i de konfigurationer där plattformen används som ett redskap för övervakning och detektion av valda patogener i fält. Modulerna är i hög grad oberoende och forskningsresultat och metoder som utvecklas inom varje modul kommer att ha ett stort egenvärde. Resultaten som uppnås kommer att kommuniceras i relevanta vetenskapliga tidskrifter, en dedikerad webbsida kommer att sättas upp. Vidare kommer nätverk som EPIZONE och Med-Vet-Net att användas för att sprida resultaten. Den kommersiella potentialen är betydande i projektet så lämpliga kommersiella aktörer kommer att kontaktas på ett tidigt stadium, alternativt såddfinansaktörer eller riskkapitalbolag.


External Partners


Last updated on 2017-29-03 at 17:13