Діагностичний інструмент на основі КРІСПРу може виявляти генетичні мутації та інфекції
Редагування гена CRISPR за останні кілька років викликає хвилі, і у нього немає ознак зупинки. Очікується, що він змінить наше життя у багатьох відношеннях; все від виправлення генів до створення більш здорової їжі.
В квітні 2017 року група дослідників з різних університетів, включаючи Broad Institute, MIT і Harvard, дебютувала на діагностичному інструменті на основі CRISPR. Інструмент дозволив їм виконати ряд діагностичних завдань, таких як виявлення злоякісних мутацій і виявлення вірусів через генетичні зразки, такі як слина, кров і сеча.
Протягом останніх 10 місяців команда працювала над поліпшенням свого діагностичного інструменту під назвою SHERLOCK (Спеціальний високочутливий ензиматичний репортер unLOCKing). Команда дебютувала на новому і покращеному SHERLOCK в своїх дослідженнях, опублікованих на цьому тижні в журналі Science. Остання версія інструменту має кращу чутливість і може кількісно визначати кількість вірусу або мутації в зразку. Навіть з поліпшеннями, дослідження команди показали, що вони змогли підтримувати швидку продуктивність оригінальної версії і недорогі витрати.
Обидві версії SHERLOCK використовують CRISPR-асоційований білок під назвою Cas13. Цей білок може бути запрограмований для націлювання на певну частину ДНК або РНК - будь то вірусний геном, гени, які допомагають бактеріям стати стійкими до антибіотиків, або до вищезазначених раковим мутацій. Після того, як таргет, Cas13 може розрізати цю конкретну деталь, що іноді може призвести до того, що мішень вирізає інші сусідні сегменти ДНК або РНК.
SHERLOCK використовує пасма синтетичної РНК для створення сигналу після його обрізання. Cas13 буде подрібнювати цю РНК після скорочення її первісної мети, вивільняючи сигнальну молекулу. Кінцевим результатом є читання, яке інформує користувача про те, чи присутній вихідна мета.
Раніше SHERLOCK міг ідентифікувати тільки одну генетичну послідовність за раз. Нова версія може ідентифікувати кілька послідовностей і не потребує такої генетичної вибірці.
«З оригінальним SHERLOCK ми виявили єдину молекулу в [мільйонної частки літра], але тепер ми можемо досягти 100-кратної більшої чутливості», - сказав Омар Абудайя, один з перших авторів дослідження, і аспірант Массачусетського технологічного інституту в Broad Institute, в заяві. «Це особливо важливо для таких додатків, як виявлення бесклеточной ДНК пухлини в зразках крові, де концентрація вашої мети може бути надзвичайно низькою. Це наступне покоління функцій допомагає зробити SHERLOCK більш точної системою ».
SHERLOCK Paper Test смужки. Перші 2 смуги не використовуються; середні три показують негативні свідчення; останні три показують позитивні свідчення. Зображення: Zhang lab, Broad Institute of MIT і Harvard
На додаток до поліпшень, внесених в SHERLOCK, команда також розробила паперовий тест, який дозволяє побачити результати діагностики неозброєним оком. Тест використовує візуальні сигнали, аналогічні тим, які спостерігаються в тестах на вагітність. Коли в тесті SHERLOCK з'являється рядок, це означає, чи була виявлена мета.
Хоча новий і покращений, SHERLOCK ще не готовий до реального світу. Хоча Фен Чжан, старший автор дослідження, і основний член інституту в Broad Institute, вважає, що останні удосконалення інструменту підштовхнули його на один крок ближче до практичних додатків, що може включати набагато більше, ніж виявлення мутацій і вірусів.
«[SHERLOCK] демонструє потенціал для багатьох медичних програм, включаючи діагностику інфекцій у пацієнтів та виявлення мутацій, які надають лікарську стійкість або викликають рак, але можуть також використовуватися для промислових і сільськогосподарських застосувань, де кроки моніторингу по ланцюжку поставок можуть зменшувати відходів і підвищення безпеки », додав Чжан.
Джерела: Eurekalert, Science
