Powstał nowy test na COVID-19, który wykorzystuje aparat w smartfonie

Innowacyjny test na COVID-19 oparty jest na technologii CRISPR (tzw. molekularne nożyce służące do modyfikowania genomu). Mobilna maszyna do testowania korzysta z kamery w telefonie komórkowym, aby pokazać wynik. Twórcy testu uważają, że ich urządzenie będzie można łatwo dostosować do współpracy z różnego typu smartfonami.

Innowacyjny test na COVID-19 powstał dzięki współpracy naukowców z Gladstone Institutes i Uniwersytetu Kalifornijskiego (UC Berkeley i UC San Francisco). Test oparty został o technologię CRISPR (technologia pozwalająca na edycję genomu). Przy odczytywaniu wyniku urządzenie testujące współpracuje z kamerą smartfona. W czasie prób urządzenie pokazywało wynik w niespełna 30 minut przy małym stężeniu wirusa, a w pięć minut przy wyższym. Test nie tylko wskazuje, czy w próbce znajduje się wirus, ale mierzy także wiremię (lub stężenie) koronawirusa w danej próbce.

Test PCR a CRISPR

Obecnie zalecane jako standard testy genetyczne na COVID-19 bazują na technice o nazwie PCR (z ang. polymeraze chain reaction - reakcja łańcuchowej polimerazy). Ta metoda wykorzystuje DNA, zatem materiał genetyczny koronawirusa (którego genom zawiera jednoniciowe RNA), musi najpierw zostać odpowiednio przekształcony. Technika PCR opiera się na dwuetapowej reakcji chemicznej ze względu na konieczność powielania materiału genetycznego po to, aby powstała odpowiednio duża, wykrywalna przez maszynę ilość DNA. To wszystko powoduje, że cały proces jest nie tylko czasochłonny, ale i skomplikowany, wymaga laboratoryjnej aparatury, drogich odczynników i dobrze przeszkolonego personelu.

Te przeszkody omija test wykonywany na bazie technologii CRISPR (to technologia pozwalająca na precyzyjną edycję genów). Do opracowania nowego testu na COVID-19 przyczyniła się praca tegorocznej laureatki Nagrody Nobla w dziedzinie chemii dr Jennifer Doudna (to ona wraz z Emmanuelle Charpentier opracowała metodę CRISPR/Cas).

Zespół z Gladstone Institutes i Uniwersytetu Kalifornijskiego proponuje metodę pomijającą wszystkie etapy przekształcania RNA w DNA i namnażania materiału genetycznego, a do wykrywania wirusa wykorzystuje znacznie wygodniejszą i szybszą metodę CRISPR/Cas.

Technologia CRISPR/Cas jest to metoda służąca do manipulowania genomem przy użyciu enzymu Cas (najczęściej Cas9). - Teraz zamiast dobrze znanego białka Cas9, które rozpoznaje i rozszczepia DNA, użyliśmy Cas13, które z kolei rozszczepia RNA - tłumaczy Parinaz Fozouni, współautorka pracy.

- Cas13 łączy się z cząsteczką reporterową (cząsteczka, której aktywność można łatwo badać, wykorzystując np. metody fluorymetryczne), która po przecięciu staje się fluorescencyjna. Następnie miesza się z to próbką pobraną od pacjenta (wymaz z nosa) i umieszcza się w urządzeniu podłączonym do smartfona. Jeśli w próbce jest fragment RNA koronawirusa, białko Cas13 aktywuje się i przecina cząsteczkę reporterową, a ta zaczyna emitować światło, co wychwytuje kamera naszego smartfona.

Zobacz wideo Rząd przedstawił szczegóły logistyczne dotyczące szczepień na koronawirusa

- To, co naprawdę czyni ten test wyjątkowym, to fakt, że wykorzystuje on jednoetapową reakcję do bezpośredniego testowania wirusowego RNA, w przeciwieństwie do dwuetapowego procesu w tradycyjnym teście PCR - wyjaśnia dr n. med. Melanie Ott, dyrektor instytutu wirusologii w Gladstone Institute.

Mobilne urządzenie do testowania?

Jedną z największych bolączek obecnej pandemii jest niewystarczająca liczba wykonywanych testów. Eksperci wciąż powtarzają, że gdyby zwiększyć radykalnie liczbę testowanych osób moglibyśmy znacznie skuteczniej walczyć ze wciąż panoszącą się pandemią. - Prostsza chemia w połączeniu z aparatem w smartfonie skraca czas wykrywania infekcji oraz nie wymaga skomplikowanego sprzętu laboratoryjnego - dodaje Melanie Ott.

Test pokazuje także stężenie SARS-CoV-2 w próbce. Zdaniem dr. Daniela Fletchera (bioinżynier z UC Berkeley wspierający zespół z Gladstone w pracy nad urządzeniem), wynik wskazujący nie tylko na zakażenie, ale i poziom wiremii mógłby być niezwykle pomocny przy ocenie, czy infekcja się rozwija, czy cofa.

Nowy test można wykonać w przenośnym urządzeniu, nie ma więc potrzeby transportowania próbek do laboratorium. Docelowo urządzenia do testów CRISPR można by udostępniać w ośrodkach zdrowia, a nawet dostosować do warunków domowych - uważają twórcy testu. Zapewniają też, że ich technologię można będzie łatwo dostosować do różnego typu telefonów komórkowych.

- Mamy nadzieję przekształcić nasz test w urządzenie, które będzie w stanie natychmiast przesyłać wyniki do systemów opartych na chmurze. Ten rodzaj testu, który proponujemy, może odegrać kluczową rolę w kontrolowaniu obecnej i przyszłych pandemii - podsumowują badacze.

Wyniki opublikowało czasopismo "Cell".

Źródła: MedicalXpress.com, Cell, Gladstone Institutes

Więcej o: