Egy új asztali eszköz gyorsan képes felismerni a SARS-CoV-2-t a nyálmintákból

Bebizonyítottuk, hogy platformunk programozható a megjelenő új változatok észlelésére, és hogy meglehetősen gyorsan újrahasznosíthatjuk. Ebben a tanulmányban, az Egyesült Királyságot céloztuk meg, Dél-afrikai, és brazil változatok, de könnyen hozzáigazíthatja a diagnosztikai platformot a Delta változathoz és a feltörekvő többi változathoz. "

James Collins, Termeer Orvostudományi és Tudományos Professzor az MIT Orvostudományi és Tudományos Intézetében (IMES) és Biológiai Mérnöki Tanszékén

Az új diagnosztika, amely a CRISPR technológiára támaszkodik, összeszerelhető körülbelül 15 dollárért, de ezek a költségek jelentősen csökkenhetnek, ha az eszközöket nagy mennyiségben gyártják, - mondják a kutatók.

Collins az új tanulmány vezető szerzője, amely ma jelenik meg A tudomány fejlődése . A lap vezető szerzői Helena de Puig, a Harvard Egyetem Wyss Biológiailag Inspirált Mérnöki Intézetének posztdoktora; Rose Lee, a Bostoni Gyermekkórház és a Beth Israel Deaconess Medical Center gyermekgyógyászati ​​oktatója és a Wyss Intézet látogató munkatársa; Devora Najjar, végzős hallgató az MIT Médialaboratóriumában; és Xiao Tan, a Wyss Intézet klinikai munkatársa és a Massachusetts General Hospital gasztroenterológiai oktatója.

Önálló diagnosztika

Az új diagnosztika a SHERLOCK -on alapul, egy CRISPR-alapú eszköz, amelyet Collins és mások először 2017-ben jelentettek be. A rendszer összetevői közé tartozik egy RNS-vezérlánc, amely lehetővé teszi specifikus cél-RNS-szekvenciák kimutatását, és Cas enzimek, amelyek lehasítják ezeket a szekvenciákat és fluoreszkáló jelet állítanak elő. Mindezek a molekuláris komponensek fagyasztva száríthatók hosszú távú tároláshoz, és újraaktiválhatók vízzel való érintkezéskor.

Tavaly, Collins laboratóriuma dolgozni kezdett ezen technológia adaptálásán a SARS-CoV-2 vírus kimutatására, remélve, hogy olyan diagnosztikai eszközt tervezhetnek, amely gyors eredményeket hozhat, és kevés szakértelemmel vagy egyáltalán nem működtethető. Azt is akarták, hogy nyálmintákkal is működjön, még könnyebbé téve a felhasználók számára.

Ennek eléréséhez, a kutatóknak be kellett építeniük egy kritikus előfeldolgozási lépést, amely letiltja a nyál nukleázoknak nevezett enzimeket, amelyek elpusztítják a nukleinsavakat, például az RNS -t. Miután a minta a készülékbe került, a nukleázokat hő és két kémiai reagens inaktiválja. Azután, a vírus RNS -t kivonják és koncentrálják a nyál membránon való átvezetésével.

"Ez a membrán kulcsfontosságú volt a nukleinsavak összegyűjtésében és koncentrálásában, hogy megkaphassuk azt az érzékenységet, amelyet ezzel a diagnosztikával mutatunk, - mondja Lee.

Ezt az RNS mintát ezután fagyasztva szárított CRISPR/Cas komponenseknek teszik ki, amelyek a lezárt vízcsomagok automatikus szúrásával aktiválódnak a készüléken belül. Az egy potos reakció felerősíti az RNS mintát, majd detektálja a cél RNS szekvenciát, ha jelen van.

"Célunk egy teljesen önálló diagnosztika létrehozása volt, amely nem igényel más berendezést, "Tan mondja." Lényegében a beteg beleköp ebbe a készülékbe, majd lenyom egy dugattyút, és egy óra múlva kap választ. "

A kutatók tervezték a készüléket, amelyet minimálisan műszerezett SHERLOCK -nak (miSHERLOCK) neveznek, így akár négy modul is lehet, amelyek mindegyike más -más cél RNS -szekvenciát keres. Az eredeti modul RNS vezető szálakat tartalmaz, amelyek érzékelik a SARS-CoV-2 törzsét. Más modulok specifikusak az elmúlt évben felmerült néhány variánshoz kapcsolódó mutációkhoz, beleértve a B.1.1.7. P.1, és B.1.351.

A Delta variáns még nem volt elterjedt, amikor a kutatók elvégezték ezt a vizsgálatot, de mivel a rendszer már fel van építve, azt mondják, hogy egyszerűnek kell lennie egy új modul tervezésének, hogy felismerje ezt a változatot. A rendszer könnyen programozható az új mutációk figyelésére is, amelyek fertőzőbbé tehetik a vírust.

"Ha többet szeretne végezni egy széles körű járványügyi felmérésben, méréseket tervezhet, mielőtt egy aggodalomra okot adó mutáció megjelenik egy populációban, a potenciálisan veszélyes mutációk megfigyelésére a tüskefehérjében, - mondja Najjar.

Követési változatok

A kutatók először tesztelték készüléküket szintetikus SARS-CoV-2 RNS-szekvenciákkal tarkított emberi nyállal, majd körülbelül 50 mintával olyan betegektől, akik pozitív vírust mutattak. Azt találták, hogy a készülék pont olyan pontos, mint a most használt arany standard PCR tesztek, amelyek orr -tampont igényelnek, és több időt, valamint jelentősen több hardver- és mintakezelést igényelnek az eredmények eléréséhez.

A készülék szabad szemmel látható fluoreszkáló leolvasást eredményez, és a kutatók okostelefon -alkalmazást is terveztek, amely ki tudja olvasni az eredményeket és elküldi azokat a közegészségügyi osztályoknak a könnyebb követés érdekében.

A kutatók úgy vélik, hogy készüléküket eszközönként akár 2–3 dollár áron is elő lehet állítani. Ha az FDA jóváhagyja és nagy mennyiségben gyártják, elképzeléseik szerint ez a fajta diagnosztika hasznos lehet mindazok számára, akik otthon szeretnének tesztelni, vagy egészségügyi központokban olyan területeken, ahol nincs széles körű hozzáférés a PCR-teszteléshez vagy a SARS-CoV-2 variánsok genetikai szekvenálásához.

"E variációk észlelésének és nyomon követésének képessége elengedhetetlen a hatékony közegészséghez, de sajnos, a variánsokat jelenleg csak nukleinsavszekvenálással diagnosztizálják speciális epidemiológiai központokban, amelyek még az erőforrásokban gazdag országokban is szűkösek, - mondja de Puig.

• A kutatás új megközelítést vezet be az agy öregedésének visszafordítására a bél mikrobákon keresztül
• Az új CRISPR-alapú diagnosztikai teszt a COVID-19 változatokat észleli a nyálmintákból