Białka świecące w ciemności mogą przyspieszyć i ułatwić diagnozowanie chorób

Pomimo ostatnich postępów, wiele bardzo czułych testów diagnostycznych dla chorób wirusowych nadal wymaga skomplikowanych technik przygotowania próbek lub interpretacji wyników, co czyni je niepraktycznymi w warunkach opieki lub na obszarach o niewielkich zasobach. Ale teraz zgłasza się zespół Centralna nauka ACS opracowali czułą metodę, która analizuje wirusowe kwasy nukleinowe w mniej niż 20 minut i może być wykonana w jednym kroku przy użyciu białek „świecących w ciemności”.

Błysk świetlika, przynęta świecących żabnic i upiorny błękit plaż pokrytych fitoplanktonem są napędzane tym samym zjawiskiem naukowym znanym jako bioluminescencja. Reakcja chemiczna z udziałem białka lucyferazy powoduje efekt świecenia w ciemności. Białko lucyferazy jest wbudowane w czujniki, które po znalezieniu celu emitują łatwo zauważalne światło. Ta prostota sprawia, że ​​tego typu czujniki idealnie nadają się do testów w miejscu opieki, ale jak dotąd brakuje im niewiarygodnie wysokiej czułości wymaganej do klinicznych testów diagnostycznych. Technologia edycji genów znana jako CRISPR może zapewnić taką możliwość, ale wymaga wielu kroków i dodatkowego specjalistycznego sprzętu, aby wykryć, co może być niskim sygnałem w złożonej i zaszumionej próbce. Dlatego Martin Merckx i współpracownicy chcieli użyć białek wiążących CRISPR, ale połączyli je z technologią bioluminescencyjną, której sygnały można wykryć tylko za pomocą aparatu cyfrowego.

Aby upewnić się, że jest wystarczająca ilość próbki RNA lub DNA do analizy, naukowcy przeprowadzili rekombinacyjną amplifikację polimerazy (RPA), prostą metodę, która działa w stałej temperaturze około 100 F. Korzystając z nowej technologii, zwanej LUNAS (luminescencyjny czujnik DNA), dwóch białek CRISPR/Cas9 z różnych sąsiednich części genomu wirusowego, z których każda zawiera odrębny fragment lucyferazy z nimi powiązany. Gdyby obecny był konkretny genom wirusa, który badali naukowcy, dwa białka CRISPR/Cas9 związałyby się z docelową sekwencją DNA i zbliżyłyby się do siebie, umożliwiając pełnemu białku lucyferazy dostosowanie się i świecenie na niebiesko w obecności substratu chemicznego. Aby zinterpretować użycie tego substratu, naukowcy wykorzystali reakcję kontrolną z mieniącym się na zielono kolorem. Probówka, która zmieniła kolor z zielonego na niebieski, oznacza wynik pozytywny.

Podczas testów na próbkach klinicznych pobranych z wymazów z nosa, RPA-LUNAS z powodzeniem wykrył RNA SARS-CoV-2 w ciągu 20 minut, nawet przy stężeniach tak niskich jak 200 kopii na mikrolitr. Naukowcy twierdzą, że test LUNAS ma ogromny potencjał do skutecznego i łatwego wykrywania wielu innych wirusów.