Тест, который обнаруживает варианты COVID-19 в слюне

 

blank

Учитывая, что дельта-вариант SARS-CoV-2 вызывает опасения, а количество случаев COVID-19 растет, потребность в быстрых и дешевых диагностических тестах не уменьшилась в ходе пандемии. Усовершенствования теста RT-PCR, текущего стандарта тестирования COVID-19, могут улучшить то, как меры общественного здравоохранения реализуются во время пандемии COVID-19 и будущих пандемий.

Теперь инженеры Массачусетского технологического института и Гарвардского университета разработали тест, который может обнаруживать SARS-CoV-2 в образце слюны примерно за час с той же точностью, что и используемые сейчас тесты ПЦР. Небольшое настольное устройство также можно использовать для обнаружения специфических вирусных мутаций, связанных с некоторыми из распространенных сейчас вариантов SARS-CoV-2. Получение результатов за час потенциально может упростить отслеживание различных вариантов вируса, особенно в регионах, где нет доступа к средствам генетического секвенирования.

Новая диагностика описана в журнале « Достижения науки» в статье « Минимально оснащенный SHERLOCK (miSHERLOCK) для диагностики SARS-CoV-2 и новых вариантов в месте оказания помощи на основе CRISPR. ”

«Наша цель состояла в том, чтобы создать полностью автономную диагностику, не требующую другого оборудования», — сказал Сяо Тан, доктор медицинских наук, научный сотрудник Института Висс и инструктор по гастроэнтерологии в Массачусетской больнице общего профиля. «По сути, пациент плюет в это устройство, а затем вы нажимаете поршень и получаете ответ через час».

Новая диагностика основана на SHERLOCK, инструменте на основе CRISPR, о котором Джеймс Коллинз, доктор философии, профессор медицинской инженерии и науки Института медицинской инженерии и науки (IMES) Массачусетского технологического института (IMES) и кафедры биологической инженерии, а также другие, впервые сообщили в 2017 году. Компоненты системы включают направляющую цепь РНК, которая позволяет обнаруживать определенные последовательности РНК-мишени, и ферменты Cas, которые расщепляют эти последовательности и производят флуоресцентный сигнал. Все эти молекулярные компоненты можно сушить вымораживанием для длительного хранения и реактивировать при контакте с водой.В прошлом году лаборатория Коллинза начала работать над адаптацией этой технологии для обнаружения вируса SARS-CoV-2, надеясь, что они смогут разработать диагностическое устройство, которое даст быстрые результаты и будет работать с небольшим опытом или без него. Они также хотели, чтобы он работал с образцами слюны, что упростило бы задачу для пользователей. Чтобы добиться этого, исследователям пришлось включить шаг, который отключает нуклеазы слюны, которые разрушают нуклеиновые кислоты, такие как РНК. Как только образец попадает в устройство, нуклеазы инактивируются под действием тепла и двух химических реагентов. Затем вирусная РНК извлекается и концентрируется, пропуская слюну через мембрану.

«Эта мембрана была ключом к сбору нуклеиновых кислот и их концентрации, чтобы мы могли получить чувствительность, которую мы демонстрируем с помощью этой диагностики», — отметила Роуз Ли, доктор медицинских наук, инструктор по педиатрии в Бостонской детской больнице и Медицинском центре Бет Исраэль Дьяконесса и приглашенный научный сотрудник Института Висса.

blank

Затем этот образец РНК подвергается воздействию лиофилизированных компонентов CRISPR / Cas, которые активируются путем автоматического прокалывания запечатанных пакетов с водой внутри устройства. В однореакторной реакции образец РНК амплифицируется, а затем определяется последовательность РНК-мишени, если она присутствует.Исследователи разработали устройство, которое они называют минимально оснащенным SHERLOCK (miSHERLOCK), так что оно может иметь до четырех модулей, каждый из которых ищет свою последовательность целевой РНК. Исходный модуль содержит направляющие цепи РНК, которые обнаруживают любой штамм SARS-CoV-2. Другие модули относятся к мутациям, связанным с некоторыми вариантами, возникшими в прошлом году, включая B.1.1.7, P.1 и B.1.351.
«Мы продемонстрировали, что нашу платформу можно запрограммировать на обнаружение новых возникающих вариантов, и что мы можем довольно быстро ее перепрофилировать», — сказал Коллинз. «В этом исследовании мы нацелены на варианты из Великобритании, Южной Африки и Бразилии, но вы можете легко адаптировать диагностическую платформу для решения проблемы варианта Дельта и других появляющихся».Устройство производит флуоресцентное считывание, которое можно увидеть невооруженным глазом, и исследователи также разработали приложение для смартфона, которое может считывать результаты и отправлять их в отделы общественного здравоохранения для упрощения отслеживания.
«Способность обнаруживать и отслеживать эти варианты, — сказала Хелена де Пуч, доктор философии, постдок из Института биологической инженерии Висса Гарвардского университета и первый автор статьи, — важна для эффективного общественного здравоохранения, но, к сожалению, в настоящее время диагностируются варианты. только путем секвенирования нуклеиновых кислот в специализированных эпидемиологических центрах, которых мало даже в богатых ресурсами странах ».

Поделиться