Portable diagnostics for disease and drug resistance with focus on malaria and bacterial infections Bärbar diagnostik för sjukdom och antibiotikaresistans med fokus på malaria och bakterieinfektioner We will develop a novel type of diagnostic tool for malaria and bacterial infections that addresses the urgent need for quick diagnosis and the following biomedical questions that are difficult or impossible to address using current techniques: drug resistance, genotypic variants and mixed infections.  Our novel tool consists of a combination of two recently developed methods. Cell-phone based fluorescence microscopy will be used to replace expensive standard fluorescence microscopy and to enable the widespread use of our diagnosis platform. The fluorescence microscope will be used to directly visualize fluorescent patterns along individual DNA molecules stretched in nanofluidic channels. With each molecule analyzed individually, no cell culturing nor any DNA amplification is necessary.  The work will take place in an international collaboration. We have collaborators at Glasgow University who are well-known specialists in parasitology and collaborators at Karolinska that are experts in infections by bacteria resistant to antibiotics. For the development of the cellphone based fluorescence microscope we will collaborate with a group at UCLA who is the leading pioneer of simple to use and low-cost alternatives to standard microscopy. To ensure that our technology will be designed with the end-user in mind and during the later phase of the project tested under realistic conditions we will engage several researchers who are stationed in the affected countries in Africa and Asia. Vi kommer att utveckla en ny typ av diagnostiskt verktyg för malaria och antibiotikaresistens som tar upp följande biomedicinska frågor som är svåra eller omöjliga att adressera med nuvarande tekniker: läkemedelsresistens, genotypiska varianter och blandinfektioner. Det kommer också att ta upp det akuta behovet av snabb diagnos.  Vårt nya verktyg består av en kombination av två nyligen utvecklade metoder. Mobiltelefon-baserad fluorescens mikroskopi kommer att användas för att ersätta dyra fluorescensmikroskop av standardtyp och för att möjliggöra en utbredd användning av vår diagnos-plattform. Fluorescensmikroskop kommer att användas för att direkt visualisera enskilda fluoroscensinmärkta DNA-molekyler sträckta i nanofluidiska kanaler. Eftersom varje molekyl kommer att analyseras för sig, kommer ingen cellodling eller någon DNA-amplifiering vara nödvändig.  Arbetet kommer att ske i ett internationellt samarbete. Vi har samarbetspartners vid Glasgow University som är välkända specialister på parasitologi och på Karolinska Institutet som är experter på antibiotikaresistenta bakterieinfektioner. För utvecklingen av mobiltelefon-baserade fluorescensmikroskop kommer vi att samarbeta med en grupp vid UCLA, som är den ledande pionjär inom enkla att använda och billiga alternativ till standard mikroskopi. UCLA gruppen använder kameran och beräkningskapaciteten hos vanliga mobiltelefoner (smartphones) i kombination med djupa insikter i optik och datavetenskap för att skapa mycket kraftfulla mikroskop till mycket låga kostnader. För att säkerställa att vår teknologi kommer att utformas med slutanvändaren i åtanke och senare provas under realistiska förhållanden kommer vi att engagera flera forskare som är stationerade i de drabbade länderna i Afrika och Asien.  Vi kommer också att ha ett nära samarbete med andra projekt som täcker den tekniska utvecklingen inom DNA-analys och provberedning. I vårt EU-finansierat projekt LAPASO utvecklar vi enkla inmärkningsfria partikelsorteringssystem för anrikning av patogena mikroorganismer från kliniska prover. Vi har också ett EU-finansierat projekt, BeyondSeq, som fokuserar på DNA-analys med hjälp av nanokanaler tillsammans med provberedning. Vi har alltså ett starkt stöd från andra projekt för grundläggande funktioner i ett system som bygger på direkt visualisering av DNA.  När vi har bevisat de grundläggande funktionerna i en kombination av mobiltelefon baserad fluorescensmikroskopi och nanofluidik-baserad direkt visualisering av DNA kommer vi att överföra tekniken till våra samarbetspartners som arbetar direkt med patienter i fattiga områden i världen, i Asien och Afrika. Komplexiteten i våra system kommer successivt att öka. Vi börjar med ett enkelt system där provet bereds och DNA extraheras med användning av standardmetoder. I ett följande steg, när vi har etablerat et helt integrerat "labb på ett chip", inklusive provberedning och DNA-extraktion i våra samtidiga projekt, kommer vi att integrera detta på den mobiltelefon-baserade plattformen och testa den på fältet.  Vi förväntar oss att nanokanal-enheten kommer att ge ytterligare funktioner jämfört med dediagnosverktyg som är standard nu. Eftersom DNA analyseras en molekyl i taget, krävs ingen odling. Detta snabbar upp diagnostik dramatiskt och det underlättar diagnostik för organismer som är svåra att eller inte kan odlas. Det gör det också möjligt att identifiera drog-resistens-gener och sällsynta patogenvarianter från en enskild patient, både bitar av information som är viktigt i valet av behandling och som inte finns tillgängliga med nuvarande tekniker. Slutligen ger den nya tekniken oss möjlighet att karakterisera variabilitet av patogener från en enda patient. Det mobiltelefon-baserade mikroskopet är en nyckelkomponent för att föra ut denna kraftfulla teknik till fattiga områden där det är mest angelägna.