«Светящиеся» белки помогли выявить COVID-19 за 20 минут

Несмотря на недавние достижения, многие высокочувствительные диагностические тесты на вирусные заболевания по-прежнему требуют сложных методов для подготовки образца или интерпретации результата, что делает их непрактичными в условиях оказания медицинской помощи или в районах с ограниченными ресурсами. Но теперь команда ученых разработала чувствительный метод, который анализирует вирусные нуклеиновые кислоты всего за 20 минут и может быть завершен за один этап с помощью «светящихся в темноте» белков.

Вспышка светлячка, светящаяся приманка морского черта и призрачная синева пляжей, покрытых фитопланктоном, — все они основаны на одном и том же научном явлении, известном как биолюминесценция. Химическая реакция с участием белка люциферазы вызывает люминесцентный эффект свечения в темноте. Белок люциферазы был включен в сенсоры, которые излучают легко наблюдаемый свет, когда находят свою цель. Эта простота делает эти типы датчиков идеальными для тестирования в местах оказания медицинской помощи, но до сих пор им не хватало невероятно высокой чувствительности, необходимой для клинического диагностического теста.

Техника редактирования генов, известная как CRISPR, могла бы обеспечить эту возможность, но она требует многих шагов и дополнительного специализированного оборудования для обнаружения того, что может быть слабым сигналом в сложном, зашумленном образце. Итак, Маартен Меркс и его коллеги хотели использовать белки, родственные CRISPR, но объединить их с методом биолюминесценции, сигнал которого можно было бы обнаружить с помощью всего лишь цифровой камеры.

Чтобы убедиться, что для анализа достаточно РНК или ДНК, исследователи выполнили амплификацию рекомбиназной полимеразы (RPA) — простой метод, который работает при постоянной температуре около 38 градусов Цельсия. С помощью новой техники, называемой LUNAS (люминесцентный датчик нуклеиновой кислоты), два белка CRISPR/Cas9, специфичные для разных соседних частей вирусного генома, имеют отдельный присоединенный к ним фрагмент люциферазы.

Если бы присутствовал конкретный вирусный геном, который тестировали исследователи, два белка CRISPR/Cas9 связывались бы с целевыми последовательностями нуклеиновых кислот и приближались друг к другу, позволяя полному белку люциферазы формироваться и светиться синим светом в присутствии вируса. химический субстрат. Чтобы учесть расход этого субстрата, исследователи использовали контрольную реакцию, которая светилась зеленым цветом. Пробирка, цвет которой изменился с зеленого на синий, указывала на положительный результат.

При тестировании клинических образцов, взятых из мазков из носа, RPA-LUNAS успешно обнаружил РНК SARS-CoV-2 в течение 20 минут даже при таких низких концентрациях, как 200 копий на микролитр. Исследователи говорят, что анализ LUNAS обладает большим потенциалом для эффективного и простого обнаружения многих других вирусов.