13.10 - 17:15

Тест на коронавирус на основе CRISPR/Cas выдаст результат за пять минут


 

Новый тест на SARS-CoV-2 на основе системы CRISPR/Cas обещает достоверный результат уже за пять минут. При этом он определяет даже десятки копий вирусной РНК в микролитре образца и дает не только количественный, но и качественный ответ. Чтобы добиться такого результата, ученые использовали комплект из нескольких направляющих РНК вместо одной, а в качестве детектора сигнала приспособила камеру смартфона. Результаты работы предварительно опубликованы на портале нерецензированных манускриптов medRxiv.

Несмотря на то, что первые тесты на SARS-CoV-2 появились в считанные недели после начала эпидемии, вовремя выявить зараженных людей до сих пор сложно. Проблема в том, что тесты должны быть массовыми и быстрыми, поскольку часть людей, которые могут быть заразны, не имеют симптомов или разовьют их только через несколько дней (мы писали о них в тексте «Невидимая корона»), а концентрация вируса в их слюне часто уже не отличается от таковой у больных COVID-19.

Самый распространенный способ поймать вирус в мазке мокроты — ПЦР (полимеразная цепная реакция) в реальном времени (о нем вы можете прочитать в материале «Корона в стоге сена»). Принцип ее работы состоит в том, что набор ферментов копирует каждую молекулу вирусной РНК и помечает ее флуоресцентным красителем — и так происходит до тех пор, пока световой сигнал не станет достаточно сильным, чтобы его распознал прибор.

Метод ПЦР популярен в основном за счет своей чувствительности — он позволяет «увидеть» одну-единственную копию РНК в микролитре образца. Но у него есть свои недостатки: тест занимает от нескольких десятков минут до нескольких часов, что с учетом логистических трудностей превращается по меньшей мере в сутки ожидания результата, за которые бессимптомный носитель успевает распространить инфекцию дальше.

Поэтому возник запрос на более быстрые тесты, которые не обязательно должны быть настолько чувствительными: по данным клинических исследований, при концентрации РНК ниже тысячи копий на микролитр количество вирусных частиц в мазке уже не настолько существенно и не представляет большой опасности. Одним из альтернативных методов, который мог бы позволить ускорить тестирование, стала система CRISPR/Cas (та самая, за которую недавно присудили Нобелевскую премию по химии).

Для поиска SARS-CoV-2 эту систему приспособили еще весной, и работало это примерно так: из мазка пациента быстро экстрагируют РНК и несколько раз копируют целиком. Затем добавляют направляющую РНК, комплементарную к последовательностям вируса. Эта РНК связывается с вирусным геномом и активирует фермент группы Cas, который начинает резать вирусную РНК — а заодно и все молекулы одноцепочечной РНК, с которыми встречается. Если добавить в раствор молекулу РНК, связанную с красителем, то при расщеплении он будет высвобождаться и подавать цветовой сигнал о том, что вирус в пробе обнаружен.

Вся эта процедура занимала около часа — что уже быстрее, чем ПЦР в реальном времени, но еще недостаточно быстро для массовых тестирований, а главное — требует сложного оборудования и реагентов. Поэтому группа ученых из Калифорнийского университета под руководством нобелевского лауреата Дженнифер Дудны (Jennifer Doudna) занялась разработкой еще более быстрого и просто теста на SARS-CoV-2.

Исследователи создали десяток направляющих РНК (все они были комплементарны к разным участкам вирусного генома) и отобрали из них наиболее эффективно работающую пару. Система, в которой направляющих РНК стало две, позволила сразу решить несколько проблем.



Во-первых, каждая копия вирусной РНК запускает работу не одного фермента Cas13а, а сразу нескольких. А это, в свою очередь, позволяет обойтись без предварительного копирования всей РНК в образце — сигнал и так оказывается достаточно сильным. В полной версии новый тест занимает полчаса, но уже по первым пяти минутам наблюдения ученым удалось однозначно определить, какие образцы положительны, а какие отрицательны.

Во-вторых, теперь тест-система работает еще точнее и не реагирует на РНК других вирусов: исследователи проверили ее на нескольких родственных SARS-CoV-2 коронавирусах (в том числе MERS) и не получили сигнала. Чувствительность при этом осталась приемлемой — около сотни вирусных РНК на микролитр. Когда же ученые попробовали добавить в систему третью направляющую РНК, то чувствительность оказалась еще выше — до 31 копии на микролитр.

В-третьих, теперь тест позволяет оценить не только наличие, но и количество вирусной РНК. Поскольку из метода исчез этап копирования РНК, то число копий РНК в образце не меняется, и о нем можно судить по интенсивности сигнала. Исследователи полагают, что такая технология могла бы помочь отслеживать развитие болезни у отдельных пациентов.

Наконец, в качестве детектора ученые использовали камеру смартфона, на основе которой сконструировали лазерный флуоресцентный микроскоп, добавив источник лазерного луча и фильтр. Оказалось, что чувствительности камеры достаточно, чтобы обойтись без громоздких приборов и различать сигналы разной интенсивности с образца.



Новая система пока работает только в лабораторных условиях, однако Дженнифер Дудна рассказала журналу Science, что ее коллеги ищут способ выйти со своим изобретением на рынок. Они полагают, что их метод еще долгое время будет оставаться актуальным: даже если вакцина от коронавируса появится в ближайшие месяцы, пока нет никакой гарантии, что вызванный ей иммунный ответ окажется долгосрочным — а значит, останется потребность в массовом тестировании, чтобы отслеживать локальные вспышки инфекции.

Все материалы о пандемии COVID-19 мы публикуем в рубрике «Коронавирусные хроники». Там вы можете почитать о том, зачем тестировать тех, кто уже переболел, и как работает еще один экспресс-тест (правда, он измеряет концентрацию антител к вирусу) на основе графенового сенсора.

Полина Лосева

https://nplus1.ru/

Ключевые слова:
Читайте также:

Диетологи назвали безопасные способы голодания

Голодание – относительно новый тренд в похудении. Такой способ питания стал популярным недавно и уже нашел немало поклонников
Подробнее »»

Назальные препараты помогут замедлить болезнь Паркинсона

В ходе лабораторных исследований назальные препараты показали способность замедлять развитие неизлечимой болезни Паркинсона. Это будет замечательным прогрессом в борьбе с недугом, если данные результаты получится повторить. 
Подробнее »»

Названа неожиданная причина псориаза и дерматита

Команда международных ученых и клинических экспертов раскрыла новый тип клеток в коже человека. Он способствует возникновению воспалительных кожных заболеваний, таких как атопический дерматит и псориаз
Подробнее »»

В республике Дагестан отметили день доноров костного мозга

МедикФорум стало известно, что в республиканской станции переливания крови с помощью донорства стволовых клеток удалось спасти шесть пациентов.
Подробнее »»

Названы продукты, которые вредно разогревать

Часто мы привыкли разогревать пищу, ведь тогда она считается вкуснее. Однако некоторые продукты все же стоит употреблять холодными
Подробнее »»

bigmir)net TOP 100 Яндекс.Метрика

При использовании информации в печатном или электронном виде ссылка на www.neboley.com.ua обязательна.
Интернет–издание не несет ответственность за достоверность информации, размещенной в разделах народной медицины. Предупреждаем, прежде чем воспользоваться рецептами нетрадиционной медицины обязательно посоветуйтесь с врачом.
За содержание рекламы ответственность несет рекламодатель.

Электронная почта портала: info@neboley.com.ua