Naujas stalinis prietaisas gali greitai aptikti SARS-CoV-2 iš seilių mėginių

Mes parodėme, kad mūsų platforma gali būti užprogramuota aptikti naujus atsiradusius variantus, ir kad mes galėtume gana greitai ją pakartoti. Šiame tyrime, taikėmės į JK, Pietų afrikietis, ir braziliški variantai, bet jūs galite lengvai pritaikyti diagnostikos platformą, kad ji atitiktų „Delta“ variantą ir kitus atsirandančius “.

Jamesas Collinsas, Termeer medicinos inžinerijos ir mokslo profesorius MIT Medicinos inžinerijos ir mokslo institute (IMES) ir Biologijos inžinerijos katedroje

Nauja diagnostika, kuri remiasi CRISPR technologija, galima surinkti apie 15 USD, tačiau šios išlaidos gali gerokai sumažėti, jei prietaisai bus gaminami dideliais kiekiais, sako tyrėjai.

Collinsas yra vyresnysis naujo tyrimo autorius, kuris pasirodo šiandien Mokslo pažanga . Pagrindinės šio straipsnio autorės yra Helena de Puig, Harvardo universiteto Wyss biologinio įkvėpimo inžinerijos instituto doktorantė; Rose Lee, pediatrijos instruktorius Bostono vaikų ligoninėje ir Beth Israel diakonės medicinos centre ir lankantis bendradarbis Wyss institute; Devora Najjar, magistrantas MIT žiniasklaidos laboratorijoje; ir Xiao Tan, Wyss instituto klinikinis bendradarbis ir Masačusetso bendrosios ligoninės gastroenterologijos instruktorius.

Savarankiška diagnostika

Nauja diagnostika pagrįsta SHERLOCK, įrankis, pagrįstas CRISPR, apie kurį Collinsas ir kiti pirmą kartą pranešė 2017 m. Sistemos komponentai apima RNR kreipiančią grandinę, leidžiančią aptikti konkrečias tikslines RNR sekas, ir Cas fermentai, kurie skaido šias sekas ir sukuria fluorescencinį signalą. Visi šie molekuliniai komponentai gali būti džiovinami liofilizuotai ilgalaikiam saugojimui ir vėl suaktyvinami veikiant vandeniui.

Praeitais metais, Collins laboratorija pradėjo pritaikyti šią technologiją SARS-CoV-2 virusui aptikti, tikėdamiesi, kad jie galės sukurti diagnostikos prietaisą, kuris galėtų duoti greitų rezultatų ir būtų valdomas neturint pakankamai žinių. Jie taip pat norėjo, kad jis veiktų su seilių mėginiais, tai dar labiau palengvina vartotojus.

Norėdami tai pasiekti, tyrėjai turėjo įtraukti kritinį išankstinio apdorojimo etapą, kuris išjungia fermentus, vadinamus seilių nukleazėmis, kurie naikina nukleorūgštis, tokias kaip RNR. Kai mėginys patenka į prietaisą, nukleazės inaktyvuojamos karščiu ir dviem cheminiais reagentais. Tada, virusinė RNR išgaunama ir koncentruojama, praleidžiant seiles per membraną.

„Ši membrana buvo raktas renkant nukleorūgštis ir jas sutelkiant, kad galėtume gauti jautrumą, kurį parodome atlikdami šią diagnostiką, “ - sako Lee.

Tada šis RNR mėginys yra veikiamas liofilizuotais CRISPR/Cas komponentais, kurios įjungiamos automatizuotai pradurtant sandarius vandens paketus įrenginyje. Vieno puodo reakcija sustiprina RNR mėginį ir tada nustato tikslinę RNR seką, jei yra.

„Mūsų tikslas buvo sukurti visiškai savarankišką diagnostiką, kuriai nereikia jokios kitos įrangos, "Tanas sako." Iš esmės pacientas spjauna į šį prietaisą, tada paspausite stūmoklį ir po valandos gausite atsakymą “.

Mokslininkai sukūrė prietaisą, kuriuos jie vadina minimaliai įrengtais SHERLOCK (miSHERLOCK), kad jis galėtų turėti iki keturių modulių, kurių kiekvienas ieško skirtingos tikslinės RNR sekos. Originaliame modulyje yra RNR kreipiančiosios sruogos, aptinkančios bet kokį SARS-CoV-2 štamą. Kiti moduliai yra būdingi mutacijoms, susijusioms su kai kuriais per pastaruosius metus atsiradusiais variantais, įskaitant B.1.1.7, P.1, ir B.1.351.

Delta variantas dar nebuvo plačiai paplitęs, kai tyrėjai atliko šį tyrimą, bet kadangi sistema jau sukurta, jie sako, kad turėtų būti paprasta sukurti naują modulį, kad būtų galima aptikti tą variantą. Sistema taip pat gali būti lengvai užprogramuota stebėti naujas mutacijas, kurios galėtų padaryti virusą labiau užkrečiamą.

„Jei norite atlikti platų epidemiologinį tyrimą, galite sukurti tyrimus prieš susirūpinimą keliančią mutaciją populiacijoje, stebėti potencialiai pavojingas smaigalinio baltymo mutacijas, “ - sako Najjaras.

Stebėjimo variantai

Tyrėjai pirmą kartą išbandė savo prietaisą su žmogaus seilėmis, papildytomis sintetinėmis SARS-CoV-2 RNR sekomis, ir tada su maždaug 50 mėginių iš pacientų, kurių viruso testas buvo teigiamas. Jie nustatė, kad prietaisas buvo toks pat tikslus, kaip dabar naudojami aukso standarto PGR testai, kurios reikalauja nosies tamponų ir reikalauja daugiau laiko ir žymiai daugiau aparatūros bei mėginių apdorojimo, kad būtų gauti rezultatai.

Prietaisas sukuria fluorescencinį rodmenį, kurį galima pamatyti plika akimi, tyrėjai taip pat sukūrė išmaniųjų telefonų programą, kuri gali nuskaityti rezultatus ir nusiųsti juos visuomenės sveikatos departamentams, kad būtų lengviau sekti.

Mokslininkai mano, kad jų prietaisas gali būti pagamintas už 2–3 USD už įrenginį. Jei FDA patvirtina ir gamina dideliais kiekiais, jie mano, kad tokia diagnostika gali būti naudinga žmonėms, norintiems atlikti testą namuose, arba sveikatos priežiūros centruose tose srityse, kuriose nėra plačiai prieinama prie PGR tyrimo ar SARS-CoV-2 variantų genetinės sekos nustatymo.

„Gebėjimas aptikti ir sekti šiuos variantus yra labai svarbus veiksmingai visuomenės sveikatai, bet deja, variantai šiuo metu diagnozuojami tik nukleorūgščių sekos nustatymu specializuotuose epidemiologiniuose centruose, kurių trūksta net daug išteklių turinčiose šalyse, “, - sako de Puigas.

• Tyrimai pristato naują metodą, kaip pakeisti smegenų senėjimą per žarnyno mikrobus
• Naujasis CRISPR pagrįstas diagnostinis testas nustato seilių mėginių COVID-19 variantus