Назад
Объединив усилия специалистов в области молекулярной генетики, химии и медицинских наук, исследователи из Калифорнийского университета создали технологию быстрой диагностики SARS-CoV-2.
Новый SENSR (sensitive enzymatic nucleic acid sequence reporter), описанный в статье, опубликованной в журнале ACS Sensors, основан на технологии редактирования генов CRISPR, которая позволяет быстро обнаруживать патогены путем выявления генетических последовательностей в их ДНК или РНК.
В настоящее время многие человеческие патогены обнаруживаются с помощью ПЦР. Несмотря на высокую точность и чувствительность, такая диагностика занимает много времени и требует специализированного лабораторного оборудования, что ограничивает ее применение медицинскими и специализированными учреждениями. SENSR разработан для упрощения процесса обнаружения SARS-CoV-2 с целью последующей адаптации для использования в домашних условиях.
Хотя фермент Cas9 широко используется в CRISPR-исследованиях в области генной инженерии, недавно ученые стали применять другие ферменты, такие как Cas12a и Cas13a, для разработки высокоточных диагностикумов на основе CRISPR. Разработанный в аналогичном ключе, SENSR является первым диагностикумом SARS-CoV-2, использующим фермент Cas13d (а именно эффектор рибонуклеазы под названием "CasRx"). Исследователи считают, что для того, чтобы максимально использовать возможности CRISPR и расширить возможности генетической диагностики, необходимо изучить любые ферменты Cas, которые могут дополнить или расширить существующие системы.
"CRISPR значительно расширил наши возможности по быстрой идентификации инфицированных людей и предлагает тестирование в условиях ограниченных ресурсов, что ранее было невозможно",
- говорит профессор биологических наук Университета Сан-Диего Омар Акбари, старший автор исследования. "SENSR еще больше увеличивает набор инструментов для диагностических систем CRISPR и поможет обнаружить новые патогены до того, как они станут пандемиями".
SENSR - одна из последних разработок в рамках инновационного подхода Калифорнийского университета к борьбе с пандемией COVID-19. Национально признанная научно обоснованная стратегия университета "Возвращение к учебе", направленная на обеспечение безопасности кампуса, включает новаторскую программу по скринингу сточных вод, которая позволила выявить на ранней стадии 85% случаев заболевания COVID-19 в кампусе. В текущем учебном году в кампусе будут учиться почти 10 000 студентов, поэтому стратегия программы "Возвращение к учебе", включающая высокий уровень вакцинации, привела к тому, что уровень заболеваемости COVID-19 составляет менее 1%, что стало примером для других учебных заведений.
Ранние испытания SENSR продемонстрировали детекцию SARS-CoV-2 менее чем за час. Исследователи отмечают в статье, что необходимо дальнейшее развитие, но технология имеет потенциал стать "мощной молекулярной диагностикой с многочисленными применениями". В перспективе Акбари предполагает, что SENSR станет важным инструментом в таких местах, как аэропорты, чтобы пассажиры могли быстро пройти скрининг на наличие вируса.
"Нам необходимо продолжать инновации в области обнаружения и защиты, чтобы создать больше инструментов, чтобы в случае очередной пандемии у нас были масштабируемые системы диагностики в пунктах оказания медицинской помощи для быстрого внедрения", - сказал Акбари.
Daniel J. Brogan et al. Разработка быстрого и чувствительного диагностического анализа на основе CasRx для SARS-CoV-2 (аннотация).
Разработка обширного набора инструментов для потенциальной диагностики в пунктах оказания медицинской помощи, который можно быстро адаптировать к новым появляющимся патогенам, имеет огромное значение для общественного здравоохранения. Недавно был разработан ряд новых диагностикумов на основе CRISPR для выявления SARS-CoV-2. В данном документе мы описываем разработку альтернативного CRISPR-диагностикума нуклеиновых кислот с использованием рибонуклеазы Cas13d, полученной из Ruminococcus flavefaciens XPD3002 (CasRx), для обнаружения SARS-CoV-2.
Этот подход мы назвали SENSR (sensitive enzymatic nucleic acid sequence reporter), который может обнаружить аттомолярные концентрации SARS-CoV-2. Мы продемонстрировали 100% чувствительность в образцах, полученных от пациентов, с помощью иммунохроматографии и флуоресцентного считывания с пределом обнаружения 45 копий/мкл.
Эта технология расширяет доступный набор инструментов для диагностики нуклеиновых кислот, который может быть адаптирован для борьбы с будущими пандемиями.
