Novi stolni uređaj može brzo otkriti SARS-CoV-2 iz uzoraka sline

Pokazali smo da se naša platforma može programirati za otkrivanje novih varijanti koje se pojavljuju, i da bismo ga mogli vrlo brzo prenamijeniti. U ovoj studiji, ciljali smo se na Veliku Britaniju, Južnoafrikanac, i brazilske varijante, ali mogli biste lako prilagoditi dijagnostičku platformu za rješavanje varijante Delta i drugih koji se pojavljuju. "

James Collins, profesor Termeer -a za medicinsko inženjerstvo i znanost na Institutu za medicinsko inženjerstvo i znanost (IMES) na MIT -u i Odjelu za biološko inženjerstvo

Nova dijagnostika, koji se oslanja na CRISPR tehnologiju, može se sastaviti za oko 15 USD, ali ti bi se troškovi mogli značajno smanjiti ako se uređaji proizvode u velikim količinama, kažu istraživači.

Collins je stariji autor nove studije, koja se danas pojavljuje u Znanstveni napredak . Vodeći autori rada su Helena de Puig, postdoktor na Institutu Wyss za biološki nadahnuto inženjerstvo Sveučilišta Harvard; Rose Lee, instruktor pedijatrije u Bostonskoj dječjoj bolnici i Beth Israel Deaconess Medical Center te gostujući suradnik na Wyss Institutu; Devora Najjar, apsolvent u Medijskom laboratoriju MIT -a; i Xiao Tan, klinički suradnik na Institutu Wyss i instruktor gastroenterologije u Općoj bolnici Massachusetts.

Samostalna dijagnostika

Nova dijagnostika temelji se na SHERLOCK -u, alat temeljen na CRISPR-u o kojem su Collins i drugi prvi put izvijestili 2017. Komponente sustava uključuju RNA vodič vodič koji omogućuje otkrivanje specifičnih ciljnih RNA sekvenci, i Cas enzimi koji cijepaju te sekvence i proizvode fluorescentni signal. Sve ove molekularne komponente mogu se liofilizirati za dugotrajno skladištenje i reaktivirati nakon izlaganja vodi.

Prošle godine, Collinsov laboratorij počeo je raditi na prilagodbi ove tehnologije za otkrivanje virusa SARS-CoV-2, nadajući se da bi mogli dizajnirati dijagnostički uređaj koji bi mogao donijeti brze rezultate i raditi s malo ili bez stručnosti. Također su htjeli da radi s uzorcima sline, čineći korisnicima još lakšim.

Da bi se to postiglo, istraživači su morali uključiti kritični korak predprocesiranja koji onemogućuje enzime zvane nukleaze sline, koje uništavaju nukleinske kiseline poput RNK. Nakon što uzorak uđe u uređaj, nukleaze se inaktiviraju toplinom i dva kemijska reagensa. Zatim, virusna RNA se ekstrahira i koncentrira propuštanjem sline kroz membranu.

"Ta je membrana bila ključna za prikupljanje nukleinskih kiselina i njihovu koncentraciju kako bismo dobili osjetljivost koju pokazujemo ovom dijagnostikom, “Kaže Lee.

Ovaj uzorak RNA je zatim izložen zamrzavanjem osušenim komponentama CRISPR/Cas, koji se aktiviraju automatiziranim probijanjem zapečaćenih paketa vode unutar uređaja. Reakcija s jednim loncem pojačava uzorak RNA, a zatim otkriva ciljnu RNK sekvencu, ako je prisutno.

"Naš cilj je bio stvoriti potpuno samostalnu dijagnostiku koja ne zahtijeva nikakvu drugu opremu, "Tan kaže." U osnovi pacijent pljune u ovaj uređaj, a zatim pritisneš klip i dobiješ odgovor sat kasnije ".

Istraživači su dizajnirali uređaj, koju nazivaju minimalno instrumentiranim SHERLOCK (miSHERLOCK), tako da može imati do četiri modula od kojih svaki traži različitu sekvencu ciljne RNK. Izvorni modul sadrži RNA vodiče koji otkrivaju bilo koji soj SARS-CoV-2. Ostali moduli specifični su za mutacije povezane s nekim od varijanti nastalih u prošloj godini, uključujući B.1.1.7, Str. 1, i B.1.351.

Varijanta Delta još nije bila raširena kada su istraživači proveli ovo istraživanje, ali budući da je sustav već izgrađen, kažu da bi trebalo biti jednostavno osmisliti novi modul za otkrivanje te varijante. Sustav bi se također mogao lako programirati za praćenje novih mutacija koje bi virus mogle učiniti zaraznijim.

"Ako želite napraviti opsežnije epidemiološko istraživanje, možete osmisliti testove prije nego što se mutacija zabrinutosti pojavi u populaciji, pratiti potencijalno opasne mutacije u spike proteinu, "Kaže Najjar.

Varijante praćenja

Znanstvenici su prvi put testirali svoj uređaj s ljudskom slinom dodanom sintetičkim sekvencama SARS-CoV-2 RNA, a zatim s oko 50 uzoraka pacijenata koji su bili pozitivni na virus. Utvrdili su da je uređaj jednako precizan kao i sadašnji PCR testovi zlatnog standarda, koji zahtijevaju briseve nosa i oduzimaju više vremena i znatno više hardvera i rukovanja uzorcima kako bi dali rezultate.

Uređaj proizvodi fluorescentno očitanje koje se može vidjeti golim okom, a istraživači su također osmislili aplikaciju za pametne telefone koja može pročitati rezultate i poslati ih odjelima za javno zdravstvo radi lakšeg praćenja.

Istraživači vjeruju da bi se njihov uređaj mogao proizvoditi po cijeni od 2 do 3 USD po uređaju. Ako ga je odobrila FDA i proizvodi u velikim količinama, zamišljaju da bi ova vrsta dijagnostike mogla biti korisna bilo za ljude koji žele imati mogućnost testiranja kod kuće, ili u domovima zdravlja u područjima bez širokog pristupa PCR testiranju ili genetskom sekvenciranju varijanti SARS-CoV-2.

"Sposobnost otkrivanja i praćenja ovih varijanti bitna je za učinkovito javno zdravlje, ali nažalost, varijante se trenutno dijagnosticiraju samo sekvenciranjem nukleinskih kiselina u specijaliziranim epidemiološkim centrima koji su rijetki čak i u zemljama bogatim resursima, "kaže de Puig.

• Istraživanja uvode novi pristup preokretanju starenja mozga putem crijevnih mikroba
• Novi dijagnostički test temeljen na CRISPR-u otkriva varijante COVID-19 iz uzoraka sline