Development of capillary tube based optical molecular diagnostic test for the point of care (POC) detection of Sexually Transmitted Diseases

Abstract

The recent paradigm of disease treatment is focusing on more diagnostic than therapy. Especially, infectious diseases can cause problems for being transmitted to larger populations, therefore early diagnosis and treatment are highly essential. Conventional approaches for bacterial detection include microdilution test as well as polymerase chain reaction (PCR) test. This method requires more than 2 hours, high energy, and expensive equipment. For rapid, accurate, and reliable detection of bacteria ribosomal RNAs, we have utilized isothermal rolling circle amplification (RCA) based molecular detection platform as a versatile biosensor. For allowing point of care testing and easy handling, a diagnostic platform was developed composed of a capillary tube and magnetic beads. When specific ribosomal RNA of bacteria was presented from urine of patients, isothermal amplification of DNA probes could be achieved and rapid beads aggregation in the capillary tube was visualized. This assay enables optical detection of target bacteria ribosomal RNA without specific equipment. Since total RNA can be easily extracted in a few minutes and beads aggregation appeared in isothermal conditions, it is possible to development commercial genetic kit for point of care testing (POCT).;최근 질병 치료의 패러다임은 치료보다 진단에 초점을 맞추고 있다. 특히 전염병은 자신 이외 다른 사람들에게 전염시킴으로써 문제를 일으킬 수 있으므로, 조기 진단과 치료의 중요성이 대두되고 있다. 세균 검출을 위한 통상적인 접근법으로는 microdilution test 및 중합 효소 연쇄 반응 (PCR) 시험이 있다. 이 방법은 2시간 이상 소요되고 에너지 소비가 많으며 값비싼 장비가 필요하다. 이에 신속하게 진단하면서 정확하고 신뢰할 수 있는 분자 진단 플랫폼을 고안했다. bacteria ribosomal RNA 검출을 위한 바이오센서로 등온 회전환 증폭 (isothermal RCA) 기술을 이용하였다. 진단 결과 확인과 취급 용이성을 위해 모세관과 자성을 띠는 beads로 구성된 진단 플랫폼이다. 세균의 특정 ribosomal RNA가 환자의 소변에서 검출됐을 때, DNA probe의 등온 증폭이 이루어질 수 있고 모세관에서의 beads의 응집을 눈으로 빠르게 확인할 수 있었다. 이 분석 법은 특정 장비 없이 표적 bacteria ribosomal RNA를 광학적으로 검출할 수 있다. Total RNA는 수 분 내에 쉽게 추출될 수 있고 등온 조건에서 beads 응집이 나타나기 때문에, POCT (point of care testing)를 위한 유전자 키트를 상용화하는데 이용될 수 있다.