«Наше исследование показывает, что мы можем очень быстро выполнить детектирующую часть этого анализа, проводя измерения с помощью серийно выпускаемой бытовой электроники», – говорит Дэниел Флетчер, биоинженер из Калифорнийского университета в Беркли и соавтор статьи. «Нам не нужно модное лабораторное оборудование."
Флетчер и другой соавтор Мелани Отт, вирусолог из Института Гладстона и Калифорнийского университета в Сан-Франциско, начали сотрудничать с лауреатом Нобелевской премии Дженнифер Дудна, также соавтором исследования, около двух лет назад на пороге. -домашний тест на ВИЧ.
Они стремились удовлетворить потребность в частом тестировании, которая возникла из-за текущих испытаний лекарств, которые требуют тщательного мониторинга вирусной нагрузки пациентов. Когда в январе на сцену вышел COVID-19, они быстро развернули свои исследования и разработали тест, который обнаруживал бы присутствие другого вируса – SARS-CoV-2.
В тесте используется технология CRISPR-Cas.
В частности, РНК в образце может быть обнаружена с помощью фермента Cas13, что устраняет необходимость в обратной транскрипции РНК в ДНК, а затем амплификации с помощью технологии ПЦР, используемой в текущих стандартных тестах. Когда Cas13 связывается с РНК вируса, он расщепляет любые окружающие последовательности РНК; исследователи добавили в реакцию зонд на основе РНК, который расщепляется и производит флуоресценцию, которую можно обнаружить с помощью камеры. Анализ дает результаты в течение 30 минут после обнаружения.
В текущем исследовании, которое в первую очередь было разработано для тестирования технологии CRISPR-Cas без амплификации и детектора, мазки из носа содержали РНК SARS-CoV-2.
В настоящее время исследователи работают над решением, которое вызовет одностадийную реакцию, при которой РНК высвобождается из вируса без необходимости очистки. Поскольку не требуется амплификации, анализ может количественно определить количество вируса в образце.
«Очень интересно иметь этот количественный аспект в анализе», – говорит Отт. "ПЦР – золотой стандарт, но вам нужно пройти очень много шагов.
Здесь есть огромные возможности для патогенов и биологии в целом для более точной количественной оценки РНК."
Детектор флуоресценции состоит из лазера для освещения и возбуждения флуоресценции и дополнительной линзы для сбора света. Сверху кладут телефон. «Один вывод заключается в том, что камера телефона в десять раз лучше, чем планшетный ридер в лаборатории», – говорит Отт. "Это прямо переводится на то, чтобы быть лучшим читателем диагноза.«Предыдущие исследования в лаборатории Флетчера привели к созданию устройств на базе телефонов, которые визуально обнаруживают паразитов в крови и других образцах, а текущий анализ демонстрирует, как телефонные камеры также могут быть полезны для молекулярного обнаружения.
В конечном счете, Флетчер и Отт хотели бы, чтобы этот тип теста стал частью более широкой системы, которую можно было бы использовать дома для выявления не только SARS-CoV-2, но и других вирусов, таких как те, которые вызывают простуду и грипп. Но в ближайшем будущем исследователи надеются разработать устройство для тестирования с использованием этой технологии, которое можно будет развернуть в аптеках и клиниках. Они хотели бы снизить стоимость тестовых картриджей примерно до 10 долларов. Последнее устройство, вероятно, на самом деле не будет использовать телефон, но будет иметь встроенную камеру телефона.
Отт отмечает, что то, что они узнали при разработке этого теста на SARS-CoV-2, также может быть применено в их работе с тестами на ВИЧ. «Нам нужно будет изменить методы экстракции, потому что мы будем иметь дело с кровью, а не с мазками из носа, но очень полезно, что мы разработали компонент флуоресцентного обнаружения», – говорит она. «Это начало эпохи, когда мы можем дать человеку больше полномочий и автономии» с точки зрения возможности проверить себя.
Первоначальную поддержку исследователей оказали Национальные институты здравоохранения.