Fidget spinner za mokraćne infekcije: mikrobiološki laboratorij na vrhu prsta

Inspiracija za medicinske izume i inovacije ponekad dolazi iz sasvim neobičnih izvora, pa smo dočekali i prototip aparata za bakteriološku analizu urina i određivanje djelotvornosti antibiotika - u uredskoj igrački

Igor Berecki petak, 12. lipnja 2020. u 18:45

Svima su nam odavno dosadili virusi - posebice koronavirusi, COVID-19 i SARS-CoV-2; jadne bakterije su zadnjih mjeseci postale medijski manje vrijedna, zapostavljena siročad. I zato, umjesto da opet pričamo o virusima, vrijeme je za povratak na zanimljivosti vezane uz dobre stare bakterije, njima uzrokovane infekcije i jedan od centralnih problema suvremene infektologije i epidemiologije – bakterijsku otpornost na antibiotike.

Često prisutne, teško dijagnosticirane

Globalno gledano, više od polovice svih žena tijekom svojega života barem jednom iskusi „čari i radosti“ bakterijske infekcije mokraćnog sustava (IMS), a i u muškaraca raste postotak mokraćnih (urinarnih) bakterijskih infekcija paralelno sa životnom dobi, što ukupno stavlja IMS vrlo visoko na ljestvicu najčešćih bakterijskih infekcija u svijetu.

Pečenje pri mokrenju tek je jedan (a i ne baš sasvim pouzdan) simptom bakterijske infekcije mokraćnog sustava
Pečenje pri mokrenju tek je jedan (a i ne baš sasvim pouzdan) simptom bakterijske infekcije mokraćnog sustava

Osim toga, IMS se smatraju jednim od najboljih pokazatelja porasta globalne bakterijske otpornosti na antibiotike. Bakterijsku infekciju nije lako dokazati u uzorku urina, pa se pacijentima nerijetko propisuju antibiotici samo na osnovu simptoma, a ne temeljem točno definiranog uzročnika, što je loša, ali česta praksa koja pridonosi stvaranju otpornosti mnogih uzročnika IMS-a na najčešće korištene antibiotike.

Zašto je tako teško definirati bakteriju zbog koje nas peče dok piškimo (da spomenemo samo najčešći i najblaži simptom IMS)? Više je razloga, a dva najočitija su specifična anatomija naših mokraćnih organa (koji su nam ujedno i vanjski spolni organi) i naš socio-kulturološki odnos prema njima: daleko je složenije i neugodnije je davati uzorak urina nego primjerice bris nosa, iskašljaj, bris kože ili uzorak krvi iz vene. A neispravno uzet uzorak (zagađen kožnim ili crijevnim bakterijama sa tzv. anogenitalne regije, ili pak neispravno transportiran do laboratorija) znači grešku u dijagnozi. A greška u dijagnozi znači grešku u terapiji.

Bakteriologija kao zlatni standard

Kao spasitelj iz šume komplikacija i zamki postavljenih na putu od upaljene i bolne rupice na koju piškimo do ispravne bakteriološke dijagnoze IMS-a, možda bi nas mogao spasiti neočekivani junak: fidget spinner. Da, upravo ona još nedavno sveprisutna igračkica što smo ju – sveudilj se čudeći u čemu je poanta te besmislene zabave – kao opsjednuti vrtili balansirajući je na vrhovima prstiju.

U znanstvenom radu u časopisu Nature Biomedical Engineering izašlom tijekom prošloga tjedna, istraživački tim iz Južne Koreje i Indije opisuje novi test za dokazivanje IMS, za koji nije potrebno puno više od nekoliko centrifugalnih rotacija napravice koja neodoljivo nalikuje fidget spinneru. Rezultati testa – koje mogu očitati i laički korisnici, a ne samo zdravstveni djelatnici – dostupni su za otprilike sat vremena od uzorkovanja urina.

Istraživači su krenuli od jednostavnih premisa: bakteriološko testiranje urina je zlatni standard dijagnosticiranja mokraćnih infekcija, no takvi dijagnostički testovi su zahtjevni – kako po pitanju cijene i složenosti opreme i potrebe za stručnim osobljem koje ih provodi, tako i po pitanju vremena potrebnog za očitavanje rezultata. S druge strane, postoje i brzi testovi kod kojih je potrebno samo uroniti indikatorsku trakicu u uzorak urina; takvi „dip-testovi“ jesu jednostavni i jeftini i daju odmah dostupan rezultat, no on je u velikom postotku netočan: specifičnost i pouzdanost dip-testova su preniski (velik je broj lažno pozitivnih i lažno negativnih nalaza).

Laboratorij na vrhu prsta

Idealan test – rekoše istraživači – bio bi ne samo brz i precizan, već i jednostavan, a dostupan u svakom smislu: od toga da ga se može koristiti i u uvjetima bez struje, s ograničenim financijskim resursima i s manjkom educiranih stručnjaka. I tu se nekome od istraživača nad glavom uključila žaruljica s idejom o centrifugalnom laboratoriju smještenom u igračkici.

Jednostavno, a učinkovito:  jedna središnja komorica, dvije bakterijske filter-mrežice, dva kontejnerića za suvišak urina i - kuglični ležaj.
Jednostavno, a učinkovito: jedna središnja komorica, dvije bakterijske filter-mrežice, dva kontejnerića za suvišak urina i - kuglični ležaj.

Pod vodstvom dr. Yoon-Kyoung Choa, korejansko-indijska ekipa izradila je napravicu koja izgleda i ponaša se kao fidget spinner. Poput te igračke, ima bočna „krilca“ koja rotiraju oko središnje točke; i poput te igračke, nakon što je jednom zarotirana može se samostalno vrtjeti praktički unedogled. Za razliku od tri „krilca“ kakva imaju standardni fidget spinneri, ovaj "laboratorij na vrtuljku" je dvokrakog, skoro pravokutnog oblika (OK, ima i igračaka-spinnera s dva krilca ali nećemo sada cjepidlačiti!). Taj neatraktivni vanjski izgled je međutim kompenziran puno zanimljivijim sadržajima skrivenim u unutrašnjosti.

Za izvođenje bakteriološkog testa potreban je samo 1 mililitar urina kojega se nakapa u komoru smještenu u središnjem dijelu spinnera. Kada se fidget-laboratorij zavrti, centrifugalna sila protiskuje uzorak urina kroz bakterijski membranski filter na kojega se „hvataju“ bakterije iz uzorka, dok se tekućina filtrira u rezervoar smješten na vanjskim dijelovima krakova. Kada se na filter „natopljen“ bakterijama doda indikatorska kemikalija, ona prolaskom kroz uzorak bakterija mijenja boju u onoj mjeri koliko je veliko bakterijsko opterećenje urina (tj. koliki je broj bakterija u jediničnom volumenu). Za vizualno očitavanje rezultata testa potrebno je sačekati manje od sat vremena.

Terensko testiranje

Kako bi spinner-laboratorij iskušali „uživo“, istraživači su ga testirali u klinici Tiruchirappalli u Indiji, jednoj od brojnih indijskih bolnica u kojoj se pacijentima (zbog nedostatka opreme, osoblja i financija) antibiotici najčešće propisuju na osnovu simptoma bolesti, a ne temeljem bakterioloških nalaza. Uzorke urina prikupljene od 39 pacijenata sa simptomima mokraćne infekcije testirali su paralelno pomoću standardnih testova bakteriološke kulture urina i pomoću novog fidget spinner uređaja. Obje metode su dale podjednake rezultate, mada je spinner otkrio nekoliko dodatnih pacijenata koji su na konvencionalnim metodama imali negativan nalaz na bakterije.

Kliknite na sliku za uvećani prikaz
Kliknite na sliku za uvećani prikaz

Potom su krenuli korak dalje, pa su korištenjem spinnera testirali otpornost bakterija na antibiotike. Izložili su uzorke inficiranog urina različitim antibioticima, a zatim ih „provrtili“ na spinneru, obojali i uspoređivali s urinima koji nisu tretirani antibioticima. „Liječeni“ uzroci koji su ostajali jako obojeni smatrani su otpornima na korišteni antibiotik.

Mada se ovakva "spinner-metoda“ ne bi smjela potpuno uspoređivati s klasičnim testiranjem otpornosti na antibiotike, pokazale se kao dovoljno osjetljiva i pouzdana da bi mogla pomoći liječnicima u donošenju brze odluke o tome koji će antibiotik propisati.

For dummies

Još je jedan test potvrdio kako spinner može koristiti praktički svatko: istraživači su na deset randomiziranih osoba (pet muškaraca i pet žena) provjerili postoje li razlike u učinkovitosti centrifugiranja na fidget spinneru. Svi ispitanici su nakon dvominutne edukacije („…ovdje ukapate urin, pa uzmete ovo između dva prsta i zavrtite ovako…“) uspješno „protjerali“ uzorak urina kroz filtar, mada je nekima od njih bilo potrebno dva puta zavrtiti spinner da bi to postigli.

Osim što je simplificirane konstrukcije i jednostavna za masovnu proizvodnju, nemali argument u korist ove "igračke" (a posve funkcionalnog laboratorijskog aparata) jest i cijena: predviđa se kako bi troškovi testiranja urina bili otprilike četvrtinu dolara (0,24 USD) po uzorku. Jednostavnost konstrukcije i korištenja, te cjenovna dostupnost, kao i brzina dobivanja upotrebljivih bakterioloških informacija, čine fidget spinner laboratorij idealnom spravicom za uporabu "na terenu", u ambulantama opće prakse kojima su standardni mikrobiološki laboratoriji slabije ili teže dostupni, a spinner bi mogao naći i svoje mjesto u kućnim ormarićima za lijekove, kao brzi orijentacijski test za osobe sklonije učestalim mokraćnim infekcijama.

I da ne zaboravimo spomenuti: od onih 39 pacijenata u Tiruchirappalli, kojima bi (da nije bilo bakteriološkog testiranja na fidget spinneru) svima bili propisani antibiotici samo na temelju njihovih simptoma, tek je njih 18 zaista imalo bakterije u urinu i zahtijevalo antibiotsko liječenje, što znači da je - zahvaljujući laboratoriju nalik na dječju igračku - preko polovice (58%) pacijenata pošteđeno nepotrebnog uzimanja antibiotika i svih pratećih rizika koji uz to idu – od osobnih (nuspojava lijekova), do globalnih (stvaranja nepotrebnih troškova za zdravstveni sustav i poticanja porasta bakterijske otpornosti na antibiotike zbog njihovog neracionalnog i nepotrebnog korištenja).

 

 

Igor „Doc“ Berecki je pedijatar-intenzivist na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Od posla se opušta antistresnim aktivnostima: od pisanja svojevremeno popularnih tekstova i ilustracija u tiskanom izdanju časopisa BUG, crtkanja grafika i dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, te fejsbučkog blogiranja o craft-pivima, životnim neistinama i medicinskim trivijama, sve do pasioniranog kuhanja posve probavljivih jela i sviranja slabo probavljivog bluesa.