Исследователи разработали метод, который может обнаружить присутствие SARS-CoV-2 в носовом тампоне с помощью устройства, прикрепленного к обычному смартфону. Об этом открытие было сообщено 4 декабря в журнале Cell. Результаты такого тестирования нельзя считать окончательными, ведь для достоверности результата понадобится проводить дополнительные исследования. Но, полученные результаты являются многообещающими, в конечном счете могут быть применимы для более широкого скрининга, в том числе, чтобы обнаруживать различные РНК вирусы.
Как возникла идея обнаруживать РНК вирусы
«Наше исследование показывает, что мы можем сделать детектирующую часть этого анализа очень быстро, сделав измерение с помощью массовой бытовой электроники»,- говорит Дэниел Флетчер, биоинженер из Калифорнийского университета в Беркли и соавтор статьи. «Нам не нужно модное лабораторное оборудование» – утверждает ученый.
Флетчер и другой соавтор исследования Мелани Отт, вирусолог из Института Гладстона и Калифорнийского университета в Сан-Франциско, начали сотрудничать с Нобелевским лауреатом Дженнифер Дудна, также соавтором исследования, около двух лет назад в рамках быстрого домашнего теста на ВИЧ.
Они стремились решить проблему необходимости частого тестирования, возникшую в связи с текущими испытаниями лекарств, которые требуют тщательного мониторинга вирусной нагрузки пациентов.
Метод тестирования ВИЧ, как база для быстрого обнаружения SARS-CoV-2
Когда COVID-19 появился на сцене, ученые в январе 2020 быстро развернули свои исследования, чтобы разработать тест, который выявил бы присутствие другого вируса – SARS-CoV-2.
В тесте используется технология CRISPR-Cas. В частности, РНК вирус в образце может быть обнаружена с помощью фермента Cas13, что исключает необходимость обратной транскрипции РНК в ДНК, а затем амплификации с помощью технологии ПЦР, используемой в современных стандартных тестах.
Когда Cas13 связывается с РНК вирусами, он расщепляет любые окружающие последовательности РНК. Исследователи добавили зонд на основе РНК к реакции, которая расщепляется и производит флуоресценцию, которую можно обнаружить с помощью камеры мобильного телефона. Анализ дает результаты в течение 30 минут после обнаружения.
В настоящем исследовании, которое в первую очередь предназначалось для проверки технологии CRISPR-Cas без амплификации и детектора, носовые тампоны были пронизаны РНК SARS-CoV-2. В настоящее время исследователи работают над решением, которое могло бы вызвать одностадийную реакцию, при которой РНК высвобождается из вируса без необходимости очистки. Поскольку он не требует амплификации, анализ способен определить количество вируса в образце.
«Очень интересно иметь этот количественный аспект в анализе», – говорит Отт. «ПЦР – это золотой стандарт, но вы должны пройти через так много шагов. Здесь есть огромные возможности для патогенов и для биологии в целом, чтобы сделать количественное определение РНК более точным».
Как работает тест на РНК вирусы?
Детектор флуоресценции состоит из лазера для получения освещения и возбуждения флуоресценции и дополнительной линзы для сбора света. Телефон помещается поверх него.
«Один из выводов заключается в том, что камера телефона в десять раз лучше, чем считыватель пластин в лаборатории», – говорит Отт.
Предыдущие исследования в лаборатории Флетчера привели к созданию устройств на базе телефонов, которые визуально обнаруживают паразитов в крови и других образцах. Текущий анализ показывает, как телефонные камеры также могут быть полезны для молекулярного обнаружения.
Ученые о перспективе открытия
В конечном счете, Флетчер и Отт хотели бы, чтобы этот тип теста был частью более широкой системы, которая могла бы использоваться дома для проверки не только на SARS-CoV-2, но и на другие вирусы. Например, обнаруживать те, которые вызывают простуду и грипп.
Исследователи надеются разработать тестирующее устройство с использованием этой технологии, которое можно было бы развернуть в аптеках и клиниках. Они хотели бы снизить стоимость тестирования картриджей примерно до 10 долларов. Последнее устройство, вероятно, на самом деле не будет использовать телефон, но будет иметь встроенную в него телефонную камеру.
Отт отмечает, что то, что они узнали, разрабатывая этот тест SARS-CoV-2, также может быть применено к их работе с тестами на ВИЧ. «Нам нужно будет изменить методы экстракции, потому что мы будем иметь дело с кровью вместо носовых тампонов, но это действительно полезно, что мы разработали флуоресцентную часть обнаружения», – говорит она.
Исследователи полагают, что их открытие – это начало новой эры, когда индивиду будет дано больше власти и автономии с точки зрения возможности проверить себя на наличие вирусов.
