Het apparaat kan ook worden gebruikt om specifieke virale mutaties te detecteren die verband houden met enkele van de SARS-CoV-2-varianten die nu circuleren. Dit resultaat kan ook binnen een uur worden verkregen, waardoor het mogelijk veel gemakkelijker wordt om verschillende varianten van het virus op te sporen, vooral in regio's die geen toegang hebben tot faciliteiten voor genetische sequencing.
We hebben aangetoond dat ons platform kan worden geprogrammeerd om nieuwe varianten te detecteren die opduiken, en dat we het vrij snel konden hergebruiken. In dit onderzoek, we richtten ons op het VK, Zuid-Afrikaans, en Braziliaanse varianten, maar je zou het diagnostische platform gemakkelijk kunnen aanpassen aan de Delta-variant en andere die in opkomst zijn."
James Collins, de Termeer hoogleraar Medical Engineering and Science in MIT's Institute for Medical Engineering and Science (IMES) en Department of Biological Engineering
De nieuwe diagnose, die vertrouwt op CRISPR-technologie, kan worden gemonteerd voor ongeveer $ 15, maar die kosten zouden aanzienlijk kunnen dalen als de apparaten op grote schaal zouden worden geproduceerd, zeggen de onderzoekers.
Collins is de senior auteur van de nieuwe studie, die vandaag verschijnt in wetenschappelijke vooruitgang . De hoofdauteurs van het artikel zijn Helena de Puig, een postdoc aan het Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering van Harvard University; Roos Lee, een instructeur in kindergeneeskunde in het Boston Children's Hospital en het Beth Israel Deaconess Medical Center en een visiting fellow bij het Wyss Institute; Devora Najjar, een afgestudeerde student in het Media Lab van MIT; en Xiao Tan, een klinische fellow bij het Wyss Institute en een instructeur in gastro-enterologie in het Massachusetts General Hospital.
De nieuwe diagnose is gebaseerd op SHERLOCK, een op CRISPR gebaseerd hulpmiddel dat Collins en anderen voor het eerst rapporteerden in 2017. Componenten van het systeem omvatten een RNA-gidsstreng die detectie van specifieke doel-RNA-sequenties mogelijk maakt, en Cas-enzymen die die sequenties splitsen en een fluorescerend signaal produceren. Al deze moleculaire componenten kunnen worden gevriesdroogd voor langdurige opslag en opnieuw worden geactiveerd bij blootstelling aan water.
Vorig jaar, Collins' lab begon te werken aan het aanpassen van deze technologie om het SARS-CoV-2-virus te detecteren, in de hoop dat ze een diagnostisch apparaat konden ontwerpen dat snelle resultaten zou opleveren en met weinig of geen expertise zou kunnen worden bediend. Ze wilden ook dat het zou werken met speekselmonsters, waardoor het nog makkelijker wordt voor gebruikers.
Om dat te bereiken, de onderzoekers moesten een cruciale voorbewerkingsstap opnemen die enzymen, speekselnucleasen genaamd, uitschakelt, die nucleïnezuren zoals RNA vernietigen. Zodra het monster in het apparaat gaat, de nucleasen worden geïnactiveerd door hitte en twee chemische reagentia. Vervolgens, viraal RNA wordt geëxtraheerd en geconcentreerd door het speeksel door een membraan te leiden.
"Dat membraan was de sleutel tot het verzamelen van de nucleïnezuren en het concentreren ervan, zodat we de gevoeligheid kunnen krijgen die we met deze diagnose laten zien, "zegt Leen.
Dit RNA-monster wordt vervolgens blootgesteld aan gevriesdroogde CRISPR/Cas-componenten, die worden geactiveerd door het automatisch doorprikken van verzegelde waterpakketten in het apparaat. De eenpotreactie versterkt het RNA-monster en detecteert vervolgens de doel-RNA-sequentie, indien aanwezig.
"Ons doel was om een volledig op zichzelf staande diagnose te maken waarvoor geen andere apparatuur nodig is, " zegt Tan. "In wezen spuugt de patiënt in dit apparaat, en dan duw je een zuiger naar beneden en krijg je een uur later antwoord."
De onderzoekers ontwierpen het apparaat, die ze minimaal geïnstrumenteerde SHERLOCK (miSHERLOCK) noemen, zodat het maximaal vier modules kan hebben die elk op zoek zijn naar een andere doel-RNA-sequentie. De originele module bevat RNA-geleidingsstrengen die elke stam van SARS-CoV-2 detecteren. Andere modules zijn specifiek voor mutaties die samenhangen met enkele van de varianten die in het afgelopen jaar zijn ontstaan, inclusief B.1.1.7, P.1, en B.1.351.
De Delta-variant was nog niet wijdverbreid toen de onderzoekers dit onderzoek uitvoerden, maar omdat het systeem al is gebouwd, ze zeggen dat het eenvoudig moet zijn om een nieuwe module te ontwerpen om die variant te detecteren. Het systeem kan ook eenvoudig worden geprogrammeerd om te controleren op nieuwe mutaties die het virus besmettelijker kunnen maken.
"Als je meer een breed epidemiologisch onderzoek wilt doen, u kunt testen ontwerpen voordat een zorgwekkende mutatie in een populatie optreedt, om te controleren op mogelijk gevaarlijke mutaties in het spike-eiwit, ' zegt Najjar.
De onderzoekers testten hun apparaat eerst met menselijk speeksel verrijkt met synthetische SARS-CoV-2 RNA-sequenties, en vervolgens met ongeveer 50 monsters van patiënten die positief waren getest op het virus. Ze ontdekten dat het apparaat net zo nauwkeurig was als de gouden standaard PCR-tests die nu worden gebruikt, waarvoor neusuitstrijkjes nodig zijn en die meer tijd en aanzienlijk meer hardware en monsterbehandeling vergen om resultaten op te leveren.
Het apparaat produceert een fluorescerende uitlezing die met het blote oog kan worden gezien, en de onderzoekers ontwierpen ook een smartphone-app die de resultaten kan lezen en naar de volksgezondheidsafdelingen kan sturen om ze gemakkelijker te kunnen volgen.
De onderzoekers denken dat hun apparaat kan worden geproduceerd tegen een prijs van slechts $ 2 tot $ 3 per apparaat. Indien goedgekeurd door de FDA en op grote schaal vervaardigd, ze voorzien dat dit soort diagnostiek nuttig kan zijn voor mensen die thuis willen kunnen testen, of in gezondheidscentra in gebieden zonder wijdverbreide toegang tot PCR-tests of genetische sequencing van SARS-CoV-2-varianten.
"Het vermogen om deze varianten te detecteren en te volgen is essentieel voor een effectieve volksgezondheid, maar helaas, varianten worden momenteel alleen gediagnosticeerd door nucleïnezuursequencing in gespecialiseerde epidemiologische centra die schaars zijn, zelfs in landen die rijk zijn aan hulpbronnen, ' zegt de Puig.
Waarom u natuurlijke bronnen van vezels in uw dieet zou moeten opnemen
Lekkende darm en ruimtevlucht - het mechanisme onthuld
DeNovix maakt winnaar bekend van Platinum DS11 FX+ Spectrofotometer / Fluorometer
Plantaardig dieet kan je reumatoïde artritis genezen
Het risico op slokdarmkanker kan worden verminderd door esomeprazol en een lage dosis aspirine
Darm- en orale microbiomen voorspellen de ernst van COVID-19
Nieuwe tool om het darmmicrobioom te ontcijferen
De miljoenen bacteriën die zich in de darmen bevinden, spelen een zeer belangrijke rol bij gezondheid en ziekte. Echter, een constant probleem was het gebrek aan begrip van de feitelijke samenstelling
Onderzoek zegt bij SARS-CoV-2 hondeninfectie,
overdracht onwaarschijnlijk Een nieuwe studie gepubliceerd op de preprint-server bioRxiv* in september 2020 blijkt dat honden ziek zijn geworden en sterven aan een mysterieuze luchtweginfectie, vaak
Witte bloedcellen en hun rol in de hersenen
In een baanbrekend onderzoek een groep internationale onderzoekers heeft ontdekt dat de hersenen specifieke interne immuuncellen hebben die helpen bij de normale ontwikkeling van de hersenen en een ro