Tysiące zatrutych i kilkanaście ofiar śmiertelnych. I medialna gorączka, z której wynikało, że koniec świata jest już bliski. Tak w połowie 2011 r. relacjonowano odkrycie na hiszpańskich ogórkach patogennych szczepów bakterii Escherichia coli (pałeczki okrężnicy) w kilku krajach Zachodu. Do Polski skażony towar na szczęście nie dotarł i obyło się bez ofiar. Choć później okazało się, że ogórki były niewinne, a zawiniły kiełki pszenicy, warto się zastanowić, jak to możliwe, że w krajach rozwiniętych zdarzają się tego rodzaju tragiczne w skutkach wypadki.

– Podstawowym warunkiem leczenia jest szybkie odkrycie mikroorganizmu, który wywołał chorobę. Inaczej dobór leków jest bardzo trudny lub niemożliwy. By wykonać testy, które identyfikują zagrożenie, potrzeba kilkunastu czy nawet kilkudziesięciu godzin – mówi profesor biologii z Uniwersytetu Gdańskiego Grzegorz Węgrzyn. – W określonych wypadkach niektórych antybiotyków nie można stosować, bo zamiast leczyć, mogą zabić. Jeśli mamy do czynienia z ciężką biegunką, trzeba dokładnie wiedzieć, co ją wywołało, bo odwodnienie, szczególnie u najmłodszych, może szybko zabić – tłumaczy naukowiec.

Identyfikację dodatkowo komplikuje to, że różne szczepy bakterii pochodzące z tego samego gatunku mogą być dla organizmu korzystne (pomagają trawić, produkują witaminy, tworzą środowisko, w które nie wchodzą grzyby) lub niebezpieczne (np. za ich sprawą organizm w szybkim tempie się odwadnia). Metoda odróżniania musi być więc precyzyjna. Najczęściej testy wykrywania mikroorganizmów składają się z dwóch etapów. – W pierwszym, PCR (polymerase chain reaction), wykrywanie docelowo poszukiwanego genu, charakterystycznego dla danego organizmu, odbywa się przez powielanie znajdującej się w badanym materiale małej liczby cząsteczek DNA. Wszystko dzieje się do momentu, w którym staną się one możliwe do zobrazowania – wyjaśnia dr Bożena Nejman-Faleńczyk, która nowatorską metodę wykrywania mikroorganizmów opracowała razem z prof. Węgrzynem. Ta część testu zajmuje zwyczajowo kilka godzin – jest to czas potrzebny, by „stworzyć” odpowiednią liczbę cząsteczek. Do tego momentu sposób działania proponowany przez gdańszczan nie różni się od światowych trendów.

Wynalazek stworzony przez gdańskich badaczy dotyczy etapu drugiego testu, czyli wizualizacji namnożonego DNA. Chodzi o to, by dostrzec przeciwnika, by wiedzieć, z czym ma się do czynienia. Za sprawą polskich naukowców uda się na tym etapie zaoszczędzić kilka cennych godzin, a dzięki temu uratować ludzkie życie. W uproszczeniu można powiedzieć, że w momencie, gdy udaje się zidentyfikować poszukiwane cząsteczki DNA, to badany roztwór (w nim mnożą się analizowane cząsteczki) zabarwia się na zielono-żółto. Dlatego, że w reakcji powielania stosuje się dodatkowy fragment DNA (tzw. sondę). Na jednym końcu jest znacznik fluorescencyjny, na drugim cząsteczka hamująca „świecenie” – coś w rodzaju automatycznego wyłącznika koloru. Gdy w badanym fragmencie nie ma odpowiedzialnego za rozwój choroby DNA, zawartość probówki nie zmienia koloru – bo „wyłącznik” działa. Za to w przypadku obecności czynnika chorobotwórczego dochodzi do rozbicia dwóch elementów sondy, „wyłącznik” przestaje działać i wtedy pojawia się kolor żółto-zielony.

Olbrzymią zaletą tej metody jest jej prostota. – By wykryć światło emitowane przez naszą sondę, nie potrzeba drogich detektorów. Ona jest widoczna nawet gołym okiem lub po prostym naświetleniu promieniami UV – stwierdza prof. Węgrzyn. – To właśnie to, że do jej używania nie potrzeba drogiego i bardzo zaawansowanego technicznie sprzętu, jest olbrzymią zaletą – dodaje. Już teraz istnieją przenośne aparaty, które pozwalają na powielanie cząsteczek DNA. Ale by powstałe cząsteczki zobrazować standardowo, stosuje się proces elektroforezy, który, mocno upraszczając, pozwala na rozdzielanie cząsteczek za pomocą pola elektrycznego. To już w warunkach polowych w żaden sposób nie jest możliwe, ponieważ w tym wypadku trzeba by mieć przy sobie agregaty prądotwórcze oraz specjalne aparaty do rozdziału elektroforetycznego. Zamiast kolejnych kilku godzin elektroforezy potrzeba zaledwie kilkudziesięciu minut na to, by roztwór ewentualnie zmienił kolor.

Ten test może służyć do wykrywania każdego rodzaju organizmu (oczywiście trzeba najpierw stworzyć odpowiednie sondy, które będą reagowały na konkretną cząsteczkę DNA). Można go stosować np. do wykrywania wirusów czy bakterii, które wywołały infekcję. Ale taka technika może też być bardzo przydatna do monitorowania potencjalnie niebezpiecznej żywności. Dokładnie tak, jak to miało miejsce w przypadku feralnych kiełków pszenicy.

Przy wdrożeniu tej techniki do produkcji seryjnej pracują specjaliści z nowo utworzonego na Uniwersytecie Gdańskim Centrum Transferu Technologii. – Moim zdaniem potencjał naszego testu jest nieograniczony. Każdy dostępny na rynku test diagnostyczny ukierunkowany na wykrywanie organizmów i oparty na technice PCR można dostosować do naszej metody – stwierdza prof. Węgrzyn. Pierwsze efekty już są. Opracowano test umożliwiający wykrywanie tych szczepów bakterii Escherichia coli, które były odpowiedzialne za masowe zatrucia pokarmowe w Niemczech cztery lata temu. Wspólnie z firmą 3G Therapeutics podjęto już pierwsze kroki w celu komercjalizacji. W przypadku kolejnego ataku tych bakterii diagnoza i przeciwdziałanie będą znacznie łatwiejsze.

Inną chorobą, której wykrywanie będzie prostsze i szybsze, jest przenoszona przez kleszcze borelioza. Co roku w Polsce zapada na nią ok. 10 tys. pacjentów. Problem w tym, że diagnoza bywa trudna, czasem udaje się ją sfinalizować dopiero wtedy, gdy pacjent jest już w naprawdę ciężkim stanie. Dzięki nowemu testowi z Gdańska zwalczanie chorób w Polsce może być łatwiejsze, a lekarze do konfrontacji z chorobami dostaną nowy, skuteczny oręż.