Крок до ПЛР: скоро будуть тести на COVID-19 на основі CRISPR

24.12.2020 0 Редакция Steelgrey

Понадчутливі молекулярні тести, які виявляють COVID-19 лише за 5 хвилин, мчать у бік клініки і дому.

| Newssky.com.ua

Мелані Отт, директор Інституту вірусології Гладстона [зліва], та аспірант Паріназ Фозуні говорять, що тести на основі CRISPR можуть призвести до частого, швидкого та точного тестування на COVID-19. Фото: Інститут Гладстона

Нова хвиля швидких молекулярних тестів, які обіцяють чутливість тесту ПЛР зі швидкістю тесту на антиген, нещодавно підтверджена і рухається від прототипу до схвалення FDA (Управління продовольства і медикаментів США). Протягом останніх двох тижнів дослідження, опубліковані в журналах Science Advances і Cell деталізують ультрачутливі молекулярні тести COVID-19 на основі технології редагування генів CRISPR.

Ці портативні тести поєднуються зі смартфонами, щоб отримати результати приблизно за 15-30 хвилин. Обидва тести перетворюються на комерційну діагностику, яка буде подана до FDA протягом місяців, повідомили творці виданню IEEE Spectrum.

“CRISPR все ще є відносно новим методом на ринку, і цікаво бути потенційно частиною цієї першої хвилі діагностики CRISPR”, – говорить Мелані Отт, директор Інституту вірусології Гладстона та керівник дослідження клітин. “Поєднання його з мобільним телефоном допомагає нам наблизити діагностику до людей, щоб вона була доступною для всіх”.

Ось і CRISPR

У березні інженер-біомедик та експерт з діагностики Тоні Ху з університету Тулейн задумався, чи може слина замінити мазки з носа як діагностика COVID-19, оскільки вірус вражає легеневу систему. Невдовзі дослідження підтвердили його підозру щодо присутності вірусу в слині, але вірусне навантаження в слині коливається у дуже низьких концентраціях.

Це означає, що виявлення вірусу в слині вимагає високочутливої технології, зазначив Ху, тому він звернувся до CRISPR, який раніше використовувався для виявлення вірусу Зіка. На відміну від ПЛР, технологія CRISPR може знаходити та мітити вірусні білки без попереднього виділення РНК: якщо виділення РНК схоже на просіювання копиці сіна для пошуку голок, то CRISPR подібний до використання магніту, щоб просто захоплювати їх.

Тест Тулена, описаний у статті “Наукові досягнення”, поєднує зразок слини з розчином хімічних речовин для посилення невеликої ділянки вірусної РНК приблизно в сотні мільйонів разів. Далі «провідна» РНК, яка називається Cas12a, знаходить і пов’язує послідовність РНК для білка М коронавірусу. Коли провідник Cas12a захоплює РНК білка М, комплекс CRISPR відрізає шматок Cas12a і прикріплений до нього зонд ДНК, який флуоресцує, як розщепленні молекули палички світіння. Камера стільникового телефону виявилася більш ніж досить чутливою, щоб виявити результуюче світіння від направляючих Cas12a, говорить Ху.

Це звучить складно, але все це робиться двома швидкими кроками на одній мікрофлюїдній мікросхемі, каже Бо Нін, доцент у Тулейні та перший автор у роботі. “Ми хотіли зробити всю процедуру простою в управлінні та зручною у використанні”, – додає Ху.

| Newssky.com.ua

Тест COVID-19 на основі смартфона, розроблений в Медичній школі університету Тулейна, використовує CRISPR для виявлення РНК коронавірусу у зразку слини протягом 15 хвилин. Ілюстрація: Бо Нін та ін

Тест надав результати зразка слини за 15 хвилин і, як і сподівались, виявив нижчі концентрації вірусу, ніж традиційні тести ПЛР. Тест також був дуже конкретним: коли команда намагалася обдурити його понад 30 іншими патогенами дихальних шляхів, він не робив перехресної реації, щоб отримати хибнопозитивний результат.

Цей аналіз отримав ліцензію на діагностичну компанію NanoPin Technologies, засновану Ху в 2017 році, в якій він є науковим радником. На даний час NanoPin планує представити лабораторну версію аналізу слини для дозволу на екстрене використання від FDA до кінця січня, а потім перейде до розробки версії на базі смартфонів, сподіваємось, протягом найближчих шести місяців, говорить генеральний директор NanoPin Томас Томблер.

Виявлення без посилення

Два роки тому група вчених з Інститутів Гладстона та університету Сан-Франциско розпочала розробку тесту на ВІЛ на дому, який, як і коронавірус, має РНК у якості генетичного матеріалу. Коли трапилась пандемія, команда на чолі з Оттом, біоінженером Даніелем Флетчером із UC Berkeley та співвідкривачем CRISPR Дженніфер Дудна з Інноваційного інституту геноміки розгорнула технологію виявлення SARS-CoV-2, вірусу, що викликає COVID-19. “Як тільки послідовність геномів стала доступною у січні, це все, що було нам потрібним, щоб адаптувати аналіз до нового вірусу”, – каже Отт.

Тепер вони це зробили. У дослідженні використовуються три провідні РНК Cas13 для полювання на шматочки РНК вірусу в зразку мазка з носа. Під час тестування аналіз групи виявив крихітні кількості вірусу, приблизно 100 копій на мікролітр зразка, менше ніж за 30 хвилин, і значно більші концентрації, такі як у людей, що є дуже заразними, менш ніж за 5 хвилин.

Каліфорнійський тест унікальний тим, що не вимагає спочатку ампліфікації вірусної РНК – як це робить ПЛР-тести, інший затверджений домашній тест від Lucira Health та тест групи Tulane. Усуваючи етап ампліфікації, результати – це пряме вимірювання кількості РНК у зразку, говорить Отт. Ця інформація може допомогти лікарям скласти план хвороби пацієнта та краще визначити відповідні методи лікування.

| Newssky.com.ua

Тест, проведений дослідниками з Інститутів Гладстона, виявляє коронавірус із мазка з носа за допомогою трьох невеликих «напрявляючих» CRISPR для зв’язування вірусної РНК; потім він виробляє флуоресцентне світіння, яке може зчитувати смартфон. Ілюстрація: Паріназ Фозуні та ін.

Зараз команда тестує власний прототип, який, зрештою, коштує менше 10 доларів за картридж. “Вони розраховують рухатися вперед до затвердження FDA протягом місяців”, говорить Отт. “Ми працюємо без зупинок”.

Чи може швидке тестування врятувати нас?

Деякі дослідники, зокрема Майкл Міна з Гарварду, висловлювались за швидкі та часті тестування з використанням менш чутливих антигенних тестів для спостереження та стримування. Інші стверджують, що з цією стратегією існують проблеми, зокрема обмежена доступність таких тестів та наслідки сумнівної точності.

Нові тести, засновані на CRISPR, подібні до цих та інших молекулярних тестів, що розробляються, і якщо вони будуть затверджені, то зможуть вирішити ці проблеми та зробити можливим часте та точне тестування серед населення. І Ху, і Отт моделюють, що їх тести знайдуть застосування у школах, аеропортах, офісах та багатьох інших місцях. Наприклад, круїзна компанія вже звернулася до Ху з приводу використання цієї технології. Кінцевою метою обох учених є розробка домашніх тестових наборів, кажуть Отт і Ху, але схваленням для них є вищим рівнем у FDA, особливо для нової технології, такої як CRISPR.


Поделиться статьей:

Подписаться на новости:



В тему: