«Наш тест представляет собой микрожидкостный чип размером всего в половину кредитной карты, содержащий сложную сеть каналов, намного меньше, чем человеческий волос», — поделился автор проекта Хуан г. Сантьяго, профессор машиностроения фонда Чарльза Ли Пауэлла в Стэнфорде и эксперт в области микрофлюидики, области, посвященной управлению жидкостями и молекулами на микроуровне с помощью чипов.
«Новый тест COVID-19 подробно описан в исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Этот тест может выявить активную инфекцию относительно быстро и дешево. Он также не зависит от антител, как многие тесты, которые показывают только, был ли кто-то болен, а не является ли он в настоящее время инфицированным и, следовательно, заразным», — сообщили эксперты.
Тест microlab использует тот факт, что коронавирусы, такие как SARS-COV-2, вирус, вызывающий COVID-19, оставляют крошечные генетические отпечатки везде, где они идут в виде нитей РНК, генетического предшественника ДНК. Если РНК коронавирусаприсутствует в образце мазка, то человек, у которого был взят образец, заражен. Чтобы начать тест, жидкость из образца носового тампона капают в микролабораторию, которая использует электрические поля для извлечения и очистки любых нуклеиновых кислот, таких как РНК, которые она может содержать. Очищенная РНК затем преобразуется в ДНК, а затем многократно реплицируется с помощью метода, известного как изотермическая амплификация.
Затем команда использовала фермент под названием CRISPR-Cas12-брат фермента CRISPR-Cas9, связанного с Нобелевской премией по химии этого года,—чтобы определить, происходит ли какая-либо из амплифицированных ДНК от коронавируса.
Если вирус есть, активированный фермент запускает флуоресцентные зонды, которые заставляют образец светиться. Здесь также электрические поля играют решающую роль, помогая сконцентрировать все важные компоненты-ДНК-мишень, фермент CRISPR и флуоресцентные зонды-вместе в крошечном пространстве, меньшем, чем ширина человеческого волоса, резко увеличивая вероятность их взаимодействия.
«Уникальность чипа состоит в том, что он использует электрические поля как для очистки нуклеиновых кислот из образца, так и для ускорения химических реакций, которые дают нам знать, что они присутствуют, — сказал Сантьяго. — Несколько диагностических тестов человеческого масштаба используют аналогичные методы амплификации генов и ферментов, но они медленнее и дороже , чем новый тест, который дает результаты всего за 30 минут. Другие тесты могут потребовать больше ручных шагов и могут занять несколько часов».
Исследователи говорят, что их подход не является специфичным для COVID-19 и может быть адаптирован для обнаружения присутствия других вредных микробов, таких как кишечная палочка в пробах пищи или воды, туберкулез и другие заболевания в крови.
«Если мы хотим найти другую болезнь, мы просто создаем соответствующую последовательность нуклеиновых кислот на компьютере и отправляем ее по электронной почте коммерческому производителю синтетической РНК. Они отправляют обратно флакон с молекулой, которая полностью реконфигурирует наш анализ на новую болезнь», — сказал Рамачандран. Исследователи работают с Ford Motor Company над дальнейшей интеграцией этих шагов и разработкой их прототипа в товарный продукт.