Diagnostik SARS-CoV-2 berbasis lebah madu

Dalam sebuah penelitian terbaru yang diterbitkan di Biologi terbuka Para peneliti telah menunjukkan bahwa lebah madu dapat diadaptasi untuk mendeteksi sampel yang terinfeksi SARS-CoV-2 yang terinfeksi dengan sindrom pernafasan akut yang parah.

tinggal: Lebah dapat dilatih untuk mengidentifikasi sampel yang terinfeksi SARS-CoV-2. Kredit Gambar: Vera Larina / Shutterstock

Latar Belakang

Pandemi SARS-CoV-2 telah menyoroti pentingnya mengembangkan prosedur diagnostik yang akurat dan cepat untuk penyakit virus zoonosis baru pada hewan dan manusia. Penyakit menyebabkan perubahan terukur pada pola VOC hewan, yang dapat dilacak dan digunakan untuk menegakkan diagnosis berbasis VOC yang cepat.

VOC memiliki ciri penciuman yang unik untuk setiap individu berdasarkan jenis kelamin, usia, latar belakang genetik, kondisi metabolisme, dan diet. Status kesehatan seseorang dapat ditentukan dengan menganalisis sidik jari aroma ini. Akibatnya, uji VOC telah digunakan untuk mendiagnosis penyakit pada manusia/hewan, seringkali melalui analisis tinja dan pernapasan.

Menurut penelitian sebelumnya, hewan dapat mengidentifikasi perbedaan VOC dari hewan/manusia yang sehat dan yang terinfeksi SARS-CoV-2 pada tingkat individu. Anjing telah dilatih untuk membedakan antara orang yang terinfeksi dan tidak terinfeksi COVID-19 dengan sensitivitas dan spesifisitas diagnostik yang tinggi. Namun, lebah madu dapat menjadi alternatif yang layak bagi anjing untuk mendeteksi infeksi SARS-CoV-2 karena biaya pemeliharaan dan ketersediaan yang minimal.

tentang belajar

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis efektivitas lebah terlatih dalam mendeteksi sampel hewan yang terinfeksi SARS-CoV-2. Penulis menggunakan metode pengkondisian Pavlov agar berhasil beradaptasi Apis Melevera (Lebah Madu) untuk mengidentifikasi mereka yang terinfeksi virus SARS-CoV-2 legging newvision (Cerpelai). Para peneliti melaporkan bahwa lebah dapat dengan mudah dilatih untuk hanya merespons aroma cerpelai yang terinfeksi SARS-CoV-2, dan dengan demikian dapat menawarkan pendekatan diagnostik yang lebih luas untuk COVID-19.

Tim membandingkan efektivitas dua metode pelatihan yang berbeda untuk menganalisis akurasi lebah, retensi memori, dan kecepatan belajar. Mereka merancang tes cepat non-invasif yang melibatkan beberapa lebah menguji sampel yang sama secara berdampingan untuk mendapatkan informasi yang akurat tentang status kesehatan subjek.

Foto prosedur pengkondisian selama protokol 1. Seekor lebah madu ditangkap di dalam pembawa lebah kami. Lebah baru saja terpapar sampel positif dan diberi tongkat kayu yang dicelupkan ke dalam air gula, yang mendorongnya untuk mengekspresikan PER.

Para peneliti mensimulasikan uji coba evaluasi diagnostik menggunakan informasi dari studi pelatihan untuk memprediksi potensi efektivitas tes diagnostik. Mereka menggunakan model campuran linier umum (GLMM) untuk menilai kurva belajar lebah selama pengkondisian dalam dua protokol. Dalam kedua protokol, mereka memeriksa ingatan memori lebah 1 jam setelah fase pengkondisian. Setiap lebah diuji terhadap tiga bau berbeda: bau baru yang sehat, sampel lama virus SARS-CoV-2, dan sampel cerpelai baru yang terinfeksi.

Para peneliti juga menganalisis proporsi lebah dengan refleks ekstensi belalai (PER) berdasarkan nilai ambang siklus untuk sampel yang terinfeksi (Ct). Mereka menyelidiki distribusi hasil diagnostik simulasi menggunakan sekelompok 10 lebah sebagai alat diagnostik untuk setiap sampel.

konsekuensi

Berdasarkan hasil penelitian, lebah madu dapat membedakan sampel yang terinfeksi SARS-CoV-2 dan tidak terinfeksi berdasarkan perbedaan bau. Perbedaan antara sampel dari individu yang sehat dan sampel dari pasien COVID-19. Meskipun kemampuan lebah untuk membedakan antara sampel yang baru terinfeksi dan yang tidak terinfeksi menurun antara satu dan 24 jam setelah pelatihan, para ilmuwan menemukan bahwa mereka masih dapat melakukannya setelah satu hari.

Selain itu, membawa sampel SARS-CoV-2 yang ditunjukkan dengan nilai Ct tidak mempengaruhi kemampuan lebah untuk mendeteksi sampel positif COVID-19. Lebah pandai mengenali sampel dengan nilai Ct yang lebih besar, menunjukkan viral load yang lebih rendah, seperti sampel dengan nilai Ct yang lebih rendah yang digunakan untuk pelatihan. Para ilmuwan memperkirakan bahwa lebah mungkin efektif untuk mendiagnosis COVID-19 dengan spesifisitas dan sensitivitas yang diharapkan masing-masing 86% dan 92%, setelah mensimulasikan potensi aplikasi klinis lebah madu sebagai alat skrining.

Selanjutnya, protokol 1 lebih pendek dibandingkan dengan protokol 2 dan tidak memerlukan stimulus terkondisi yang tidak menyenangkan (AS) dan sedikit sampel selama pengkondisian, menjadikannya metode yang lebih cepat untuk melatih lebah. Namun, berbeda dengan Protokol 2, Protokol 1 tidak mengakibatkan lebah dapat membedakan antara sampel baru yang terinfeksi dan sampel baru yang sehat, yang berarti bahwa protokol sebelumnya lebih efektif untuk mengkondisikan lebah untuk uji diagnostik SARS-CoV- 2.

Kesimpulan

Penelitian saat ini telah menyoroti kemampuan skrining alat diagnostik berbasis lebah madu untuk mendiagnosis COVID-19. Selain itu, hasil penelitian menunjukkan bahwa pengujian diagnostik berbasis lebah madu untuk infeksi SARS-CoV-2 menunjukkan spesifisitas dan sensitivitas diagnostik yang signifikan.

Menurut penulis, diagnosis berbasis lebah saat ini dapat mengarah pada tes yang andal dan cepat yang sudah tersedia dan membutuhkan masukan yang rendah dibandingkan dengan teknik skrining yang tersedia saat ini. Lebih jauh lagi, analisis diagnostik semacam itu mungkin sangat penting dalam masyarakat berkembang dan terpencil tanpa infrastruktur dan sumber daya untuk prosedur pengujian tradisional.