Un test ARN pentru CovID 19 mai ieftin, mai exact, mai eficient Cas13

Un test ARN pentru CovID 19 mai ieftin, mai exact, mai eficient Cas13

Timp de citire estimat: 6 minut(e)

Oamenii de știință dezvoltă un test COVID-19 mai rapid, mai puțin costisitor, care poate fi implementat pe teren.

Când luați ceva la fel de virulent ca noul coronavirus, trebuie să acționați rapid. În cele trei luni de la primul raport al infecției cu COVID-19 în Statele Unite, virusul s-a răspândit în toate cele 50 de state și teritorii americane, cu excepția Samoa americană, Micronezia, Palau și Insulele Marshall. A provocat carantine, blocaje, boli și moarte și a adus schimbări bruște și semnificative vieții așa cum o cunoaștem.

Una dintre cele mai mari frustrări ca răspuns la pandemia din SUA a venit din lipsa testelor. COVID-19 este rapid și sigur, răspândindu-se prin contactul de la persoană la persoană, precum și prin suprafețele contaminate. Mulți transportatori sunt asimptomatici, de multe ori nu știu că vărsă virusul oriunde merg. Cum poate fi urmărită calea ei, cu atât mai puțin prevăzută, dacă nu ne putem da seama cine o are – și cine nu?F13
Unul dintre principalele motive pentru lipsa de testare poate fi lipsa critică și la nivel mondial de reactivi esentiale necesare pentru a detecta virusul, a declarat UC Santa Barbara biolog molecular Max Wilson .

„Sunt epuizați în întreaga lume”, a spus Wilson, care împreună cu colegii săi au donat în urmă cu câteva săptămâni 600 de „reacții” către sistemul de sănătate Cottage din Santa Barbara, pentru a ajuta eforturile lor de a identifica cine ar putea fi infectat. În prezent, județul Santa Barbara raportează 477 de cazuri, 39 de spitalizări și șapte decese cauzate de infecția cu COVID-19 – o rată relativ mică de infecție care poate fi atribuită distanțării sociale efective. Cu toate acestea, este foarte probabil ca adevăratul număr de transportatori să fie mult mai mare; În prezent, testarea este limitată la persoanele deosebit de vulnerabile, cum ar fi persoanele în vârstă și cei care au vizitat un punct de coronavirus sau au avut contact cu un bolnav confirmat de COVID-19 și prezintă simptome.

Wilson, împreună cu colegii Kenneth S. Kosik , Diego Acosta-Alvear și Carolina Arias speră să ajute la schimbarea acestei situații. Au dezvoltat un test bazat pe CRISPR, care promite a fi la fel de sensibil ca testele convenționale, dar și mai rapid și dislocabil în domeniu – calități cărora le lipsește metoda actuală de testare. Și pentru că testul CREST al cercetătorilor (teste bazate pe Cas13, Rugged, Equitable, Scalable Testing) se bazează pe o metodă diferită de testul PCR convențional (reacția în lanț a polimerazei), nu este supus lipsei de reactiv în curs.

„Ne-am extins masiv”, a spus Wilson. De exemplu, am purificat suficient de proteine ​​pentru testul nostru bazat pe CRISPR pentru a face 500.000 de teste dintr-o dată.

Lucrările cercetătorilor sunt sub formă preimprimată la bioRxiv.

Vânătoarea de ARN viral

De departe, cel mai comun test pentru noul coronavirus – și cel aprobat de Centrele pentru Controlul Bolilor (CDC) – este un test PCR în timp real, în care materialul genetic (în acest caz, ARN monocatenar) este extras din proba de țesut și transformată în ADN cu dublă helix, expunându-l la o enzimă numită transcriptază inversă.

„ADN-ul este mult mai stabil și suntem mult mai buni la lucru și la detectarea acestuia”, a spus Wilson. Plasate într-un amestec de reactivi și supuse ciclurilor de căldură și răcire, catenele de ADN se separă și molecule de „grund” concepute pentru a recunoaște materialul genetic al virusului se atașează de secțiunile genomului. O enzimă copiază apoi părțile lipsă ale șuviței între primerii și sonda fluorescentă semnalează copia completă. Acum există de două ori mai multe ramuri de ADN decât înainte, iar ciclul se repetă până la milioane de miliarde de catene. Fluorescența din eșantion indică faptul că materialul genetic a fost recunoscut ca provenind din virusul SARS-CoV-2 și duplicat, amplificând semnalul. Deși sensibil, testul PCR în timp real poate dura până la câteva zile pentru a returna rezultatele.

Testul cercetătorilor detectează virusul într-o manieră mai directă. Bazat pe tehnologia CRISPR de editare a genelor în care proteinele Cas (asociate CRISPR) bacteriene caută, găsesc și interacționează cu materialul genetic, metoda folosește capacitatea de a căuta genele acestor proteine ​​pentru a extinde genomul coronavirusului.

„În general, aceste proteine ​​Cas sunt utilizate de bacterii ca un fel de sistem imunitar”, a explicat Wilson. Cas9, proteina cea mai strâns asociată cu CRISPR, este folosită de bacterii ca o pereche de „foarfece moleculare” programabile pentru a recunoaște secvențele ADN de la viruși și pentru a le marca pentru distrugere.

„Dar acest coronavirus și alți viruși au genomuri ARN, iar alte sisteme Cas au evoluat pentru a recunoaște ARN”, a spus Wilson despre Cas13, proteina aleasă pentru această aplicație.

În loc să taie secvențe specifice de material genetic, Cas13, atunci când își va găsi ținta, se va „transforma într-o enzimă nespecifică care degradează orice secvență de ARN”, a spus Wilson. În lumea microbiană, atunci când Cas13 este transformat într-o bacterie prin infecție cu un virus, va degrada de obicei ARN-ul bacteriilor într-o acțiune oarecum asemănătoare cu aruncarea cuiva pe o grenadă.

„De fapt, unii au crezut că acel„ sinucidere ”bacteriană este o formă de protecție care să ajute populația de bacterii din jurul său, a spus Wilson. „Este forma finală de auto-carantină.”

Pentru detectarea coronavirusului, cercetătorii au programat Cas13 să recunoască anumite site-uri ale genomului virusului. „Odată ce se blochează pe acele site-uri și le recunoaște, enzima devine activă”, a spus Wilson. Indicatorii fluorescenți strălucesc în analiza cercetătorilor când enzima începe să mestece cu ARN nespecific. „Puțurile noastre mici se aprind dacă virusul este prezent atunci când amestecăm toate aceste lucruri împreună”, a spus el – fără întârziere, fără a fi nevoie de o mașină.

În efortul de a implementa acest lucru ca o metodă suplimentară de detectare a coronavirusului nou, testul CREST se confruntă cu aceleași obstacole ca multe dintre celelalte teste coronavirus emergente: cerințele de aprobare FDA și lipsa recunoașterii de la CDC. Apoi, există faptul că a fost dezvoltat într-un laborator de cercetare și nu într-un laborator clinic, ceea ce înseamnă că, după regulile de confidențialitate, identitățile subiecților nu pot fi legate de rezultatele specifice.

„Momentan nu îl putem distribui în scopuri de diagnostic”, a spus Wilson, care cu echipa sa se află în cuspa de a încheia încercări. „Evaluăm nevoia potențială și obstacolele.”

Într-adevăr, peisajul din jurul diagnosticării COVID-19 este în continuă schimbare: FDA a eliberat autorizații de utilizare de urgență pentru diagnosticul COVID-19 la punct de îngrijire pentru a „extinde numărul și varietatea testelor de diagnostic”, pe măsură ce marile companii farmaceutice se pregătesc. pentru a partaja resurse și a crește capacitatea de testare.

„Se pare că echipa UCSB a produs ceea ce a cerut dr. Deborah Birx la începutul acestei săptămâni – o descoperire avansată”, a declarat Joseph Incandela, vice-cancelarul pentru cercetare al UC Santa Barbara. „Au făcut-o în timp ce s-au deplasat pentru a preda de la distanță, având grijă de copii acasă și toate celelalte provocări ale situației în care ne aflăm. Acest lucru este fenomenal și sper să putem naviga rapid pe calea aprobării FDA, pentru de dragul tuturor ”.

Urmărirea transmisiei comunitare

Indiferent, sunt multe de făcut. Cercetătorii doresc să maximizeze capacitatea testului Cas13 și să o compare cu testul CDC, testând în esență „standardul de aur”.

„Am arătat că CREST este capabil să detecteze 10 exemplare de ARN per microlitru”, a declarat Carolina Arias, membrul echipei de cercetare, a cărei cercetare se concentrează pe înțelegerea interacțiunilor virus-gazdă.

În plus, cercetătorii urmăresc un studiu de supraveghere în care vor colecta probe de la persoane sănătoase, asimptomatice din comunitatea generală, pentru a înțelege locul unde se află hotspoturile, frecvența infecției asimptomatice, date care ar putea informa logistica răspunsului. De asemenea, ei doresc să secvenționeze genomul fiecărui test pozitiv pentru indicii cu privire la orice variante care s-ar fi putut dezvolta pe măsură ce virusul traversează globul – informații, a spus Wilson, care s-ar putea dovedi utile în căutarea unui tratament sau tratament.

Descoperirile lor vor fi plasate online la bioRxiv, un server de imprimare prealabilă pentru științele biologice, care permite cercetătorilor să facă concluziile imediat disponibile înainte sau în timpul transmiterii jurnalului.

Pentru oamenii de știință ale căror cercetări individuale „se opresc” ca urmare a mai multor ordine de închidere – mai întâi din campus, apoi de la stat – ca răspuns la pandemie, Wilson și alții sunt foarte ocupați.

„De mult am jelit această pierdere”, a spus Wilson, care s-a alăturat facultății de biologie în urmă cu un an și jumătate și și-a petrecut timpul încercând să-și scoată programul de cercetare de pe teren înainte ca pandemia să vină în oraș. „Dar nici măcar nu-mi fac griji pentru că tocmai asta trebuie să facem.”

Pe de altă parte, circumstanțele au prezentat o oportunitate unică de a asista la cele mai bune științe și la oamenii de știință.

„Văd oamenii de știință în acest efort ca cavaleria națiunii noastre pentru a lupta împotriva acestei boli”, a spus el. „Și am fost complet uluit de nivelul de coordonare și inovație din partea colegilor mei, care în urmă cu doar câteva săptămâni studiau lucruri total diferite. Și acum suntem toți cercetătorii COVID-19 care lucrează pentru a readuce națiunea pe picioare, folosind știința. ”

Sursa: UC Santa Barbara

Vino cu mine
Cuvinte cheie , , ,

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

Acest sit folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.

 Do NOT follow this link or you will be banned from the site!