Тест, що виявляє коронавірус за п’ять хвилин, зробили на основі CRISPR/Cas
Новий тест може не лише якісно, а й кількісно визначити РНК коронавірусу SARS-CoV-2 у зразку. І все це за п’ять хвилин. Прискорити процес допомогла система CRISPR/Cas, за відкриття якої цього року було присуджено Нобелівську премію з хімії
В умовах пандемії COVID-19 надзвичайно важливо мати швидкі чутливі та специфічні тести для виявлення хворих. Багато людей можуть поширювати вірус, не маючи симптомів захворювання, тому масове швидке виявлення заражених осіб допомагає обмежити їхні контакти та стримати ріст захворюваності. Сьогодні основним методом лабораторного підтвердження діагнозу COVID-19 є тести на основі полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР). Вони засновані на тому, що всю РНК, виділену із зібраного у пацієнта біоматеріалу, багато разів копіюють. У суміш вводять шматки РНК, комплементарні РНК коронавірусу SARS-CoV-2, мічені флуоресцентним барвником. За рахунок цього, якщо в біоматеріалі присутня РНК коронавірусу, всі її копії будуть мічені флуоресцентним барвником. Коли мічених копій набирається достатня кількість, флуоресцентний сигнал посилюється настільки, що його вловлює спеціальний детектор. ПЛР – достатньо чутливий метод, він може «зловити» навіть один ланцюг вірусної РНК в 1 мкл зразка. Але через багаторазове копіювання метод не надає кількісної інформації, лише якісну. А головне ПЛР забирає багато часу, разом із логістикою результатів найчастіше доводиться очікувати добу.
Менш чутливою, але більш швидкою альтернативою ПЛР може стати тест на основі системи CRISPR/Cas. Він не виявить єдину копію вірусної РНК у зразку, але для діагностики потенційно небезпечних носіїв вірусу така чутливість і не потрібна.
Як це працює: зі зразка пацієнта екстрагують РНК, додають напрямні РНК, комплементарні до різних ділянок геному SARS-CoV-2, які зв’язуються з вірусною РНК (якщо вона присутня в зразку) та активують ферменти групи Cas. Останні починають різати всі одноланцюгові РНК, з якими зустрічаються. Якщо в суміш додати мічену барвником РНК, то при розщепленні він вивільняється та його сигнал можна вловити детектором. Іншими словами, якщо у зразку є РНК SARS-CoV-2, відбувається активація ферментів групи Cas, що своєю чергою призводить до руйнування РНК та появи флуоресцентного сигналу. У повній версії тест триває півгодини, але вже за перші 5 хв однозначно видно, які зразки позитивні, а які негативні.
Тест витримав перевірку на специфічність – він не реагував на РНК інших вірусів, в тому числі інших коронавірусів. Крім того, завдяки відсутності етапу копіювання РНК, за інтенсивністю флуоресцентного сигналу тест може визначити кількість копій вірусної РНК у зразку. Це може бути корисним для моніторингу розвитку хвороби у окремих пацієнтів.
Серед розробників тесту Дженіфер Дудна (Jennifer Doudna), яка цього року разом із Емануель Шарпантьє (Emmanuelle Charpentier) отримала Нобелівську премію за розвиток методу редагування геному CRISPR/Cas. Розробники наразі шукають можливості виходу тесту на ринок.
Читайте також: Революция в редактировании генома
* Fozouni P, Son S, de León Derby MD et al. Direct detection of SARS-CoV-2 using CRISPR-Cas13a and a mobile phone // medRxiv 2020.09.28.20201947; doi: https://doi.org/10.1101/2020.09.28.20201947 (ПРЕПРИНТ)
