Смартфоны могут измерять ваш пульс, следить за психическим здоровьем, следить за диетой, анализировать цикл сна и контролировать диабет. Теперь новая технология смартфонов может обнаружить паразитов в вашей крови, за долю времени, которая потребуется лаборанту.
CellScope, разработанный группой из Калифорнийского университета в Беркли, представляет собой смартфон для микроскопа, который использует видео для обнаружения движения паразитов. В настоящее время он тестируется для использования в диагностике двух забытых тропических болезней, эндемичных в некоторых частях развивающегося мира, онхоцеркоза и лимфатического филяриатоза. В случае его широкого применения, это может значительно улучшить лечение в местах, где люди часто не имеют доступа к базовым медицинским услугам.
«Идея использования мобильных телефонов для микроскопии - это то, над чем мы работали в течение ряда лет, начиная с того момента, когда камеры начали появляться на телефонах», - говорит Дэниел Флетчер, профессор биоинженерии в Беркли, который возглавляет лабораторию, которая создал CellScope. «Мы были уверены, что эти устройства могут быть разработаны для целого ряда различных применений».
Чтобы понять, что делает CellScope уникальным, вам необходимо понять, как работают онхоцеркоз и лимфатический филяриатоз.
Укус самки черной мухи может привести к онхоцеркозу или речной слепоте, в то время как комары распространяют лимфатический филяриоз или слоновость. При обоих заболеваниях насекомые откладывают личинки, которые затем поселяются в организме человека и превращаются в червей. Симптомы онхоцеркоза включают узелки кожи, ужасный зуд (иногда настолько плохие люди сжигают кожу, чтобы остановить ее), а в некоторых случаях - потеря зрения. Это вторая ведущая причина инфекционной слепоты в мире. Лимфатический филяриоз вызывает утолщение кожи и отеки конечностей, которые могут быть серьезными.
К счастью, антипаразитарное лекарство под названием ивермектин можно использовать для лечения онхоцеркоза и лимфатического филяриатоза. Но здесь есть одна загвоздка: многие люди с этими двумя заболеваниями также заражены Loa loa, другим паразитом. Дайте ивермектин человеку с инфекцией Loa Loa, и пациент может страдать от серьезных побочных эффектов и даже умереть. Однако тестирование на Loa loa занимает много времени и требует научного оборудования и опыта.
«Золотым стандартом» диагностики Loa Loa всегда был мазок крови, говорит Флетчер. Именно здесь образец крови помещают на предметное стекло, обрабатывают пятном и наблюдают под микроскопом. В зависимости от того, насколько далеко пациент находится от лаборатории, получение результатов может занять несколько дней.
«Чтобы быстро диагностировать огромное количество людей, нам нужно что-то гораздо более быстрое», - говорит Флетчер.
Устройство включает в себя 3D-печатный корпус, в котором размещены простая оптика, схемы и контроллеры, помогающие обрабатывать образец крови. CellScope может количественно определить уровни паразитического червя Loa loa непосредственно из цельной крови менее чем за 3 минуты. (Майк Д'Амброзио и Мэтт Бакалар, Fletcher Lab, UC Berkeley) В конце концов, команда натолкнулась на идею использовать движение червей для их автоматического обнаружения. CellScope работает следующим образом: мобильный телефон находится на 3D-принтере с отверстием для образца крови. База включает в себя светодиодные фонари, микроконтроллеры и порт USB. Когда образец крови вставлен, телефон связывается с базой, чтобы снять серию видео. Затем алгоритм ищет движение червей Loa Loa в видео. Результаты доступны практически мгновенно. Если нет инфекции Loa Loa, пациент может начать прием ивермектина сразу же.
В отличие от традиционной диагностики Loa Loa, для которой требуется лаборатория и квалифицированный специалист, CellScope может быть использован кем угодно и где угодно. Это особенно важно в таких местах, как сельский Камерун, где группа исследователей, сотрудничающих с Беркли, проводит постоянные испытания CellScope, и доступ к обычному медицинскому обслуживанию может быть ограничен. Его автоматизация также уменьшает человеческие ошибки, что является распространенной проблемой в лабораторной диагностике.
Флетчер надеется, что CellScope будет полезен при диагностике других паразитов, таких как гельминты, передающиеся через почву (категория, которая включает круглого червя, анкилостома и червя), и трипаносомы, которые вызывают сонную болезнь и болезнь Шагаса. CellScope также может быть полезным инструментом для диагностики непаразитарных заболеваний, таких как туберкулез в местах, где традиционные микроскопы встречаются редко.
Следующим шагом для CellScope является более масштабное исследование с участием около 40 000 субъектов в Камеруне. Кроме того, двое бывших студентов Fletcher основали стартап под названием CellScope, чтобы выводить на рынок продукты, основанные на технологии CellScope.
«Мы надеемся, что эта комбинация аппаратной и программной автоматизации, которая обеспечивается этими мощными мобильными телефонами, обеспечит решение этих болезней», - говорит он.
