Магнитное поле помогает диагностировать малярию
Продукты жизнедеятельности малярийных паразитов обладают парамагнитными свойствами, так что присутствие паразита можно определить с помощью магнитно-резонансных методов.
В последние несколько десятилетий в диагностике малярии мало что изменилось. Если у человека появляются некие симптомы, похожие на малярийные, то болезнь подтверждают тем, что берут пробу крови, окрашивают специальным красителем и потом с помощью микроскопа проверяют, есть ли в крови малярийный плазмодий.
Исследователи из международного исследовательского центра SMART в Сингапуре предложили принципиально иной способ обнаружения возбудителя малярии. В статье, вышедшей в Nature Medicine, они описывают диагностический тест на основе так называемой магнитной резонансной релаксометрии – метода, который и по названию, и по сути похож на магнитную резонансную томографию. Возбудитель малярии заражает эритроциты и питается находящимся в этих клетках гемоглобином. Гемоглобин, как известно, содержит железо, которое высвобождается после того, как плазмодий разрушит молекулу белка. Однако само по себе железо токсично, и, чтобы не отравиться, паразит заключает его в кристаллические зёрна гемозоина, или малярийного пигмента.
У гемозоина есть слабые парамагнетические свойства, то есть он может намагничиваться во внешнем магнитном поле, и, таким образом, сам становиться источником поля. В магнитно-резонансных методах внешнее поле настраивает под себя ядерные спины атомов водорода, и, если поле изменится, то вместе с ним синхронно изменятся и водородные спины. Но, если рядом есть частица с собственными магнитными свойствами – как гемозоин – то она дружную перестройку водородных спинов исказит. И чем больше будет магнитных частиц, тем сильнее нарушится синхронизация атомов водорода с внешним магнитным полем.
Исследователи решили проверить, действительно ли кристаллы гемозоина смогут настолько вмешаться в магнитную жизнь водорода, чтобы это можно было заметить. Были использованы магниты мощностью в 0,5 Тесла, что сильно меньше 2- и 3-тесловых магнитов, работающих в МРТ-аппаратах. Для анализа тут опять же нужно брать образец крови, но требовалось её исключительно немного, всего 10 микролитров. Затем клетки эритроциты подвергались магнитному обследованию – и, по словам авторов работы, метод вполне позволял отличить заражённую малярией кровь от незаражённой.
Малярийные паразиты производят гемозоин на всех этапах своего жизненного цикла, то есть по нему можно засечь самую раннюю стадию болезни. Кроме того, гемозоин производят плазмодии всех разновидностей. Авторы работы утверждают, что их метод более чувствителен, более точен и требует от больного меньшего количества крови. Кроме того, с его помощью можно определить, насколько серьёзна инфекция – для этого нужно измерить уровень «отходов жизнедеятельности» паразита в эритроцитах.
Наконец, ещё один плюс магнитного метода состоит в том, что его можно легко использовать в полевых условиях, когда возиться с красителями и подготовкой препарата к микроскопированию не совсем удобно. Аппарат для магнитной релаксометрии достаточно компактен и прост в обращении. Правда, тут можно возразить, что такое оборудование может быть весьма недешёвым, ведь те же магнитные установки, которые используются в МРТ, стоят до 2 млн долларов. Однако маломощные магниты, которых достаточно для определения малярии, стоят гораздо дешевле, да и сами исследователи обещают поработать над тем, чтобы ещё сильнее упростить и удешевить конструкцию диагностического аппарата.
