Новый SENSR (чувствительный репортер последовательности ферментативных нуклеиновых кислот), описанный в статье, опубликованной в журнале ACS Sensors, основан на технологии редактирования генов CRISPR, которая позволяет быстро обнаруживать патогены путем идентификации генетических последовательностей в их ДНК или РНК.
В настоящее время многие патогенные микроорганизмы человека выявляются с помощью метода, известного как полимеразная цепная реакция в реальном времени. Несмотря на высокую точность и чувствительность, такая диагностика занимает много времени и требует специализированного лабораторного оборудования, ограничивая их использование медицинскими и специализированными учреждениями. SENSR разработан для упрощения процесса обнаружения SARS-CoV-2 с целью возможной адаптации для использования в домашних условиях.
В то время как фермент Cas9 широко использовался в исследованиях генной инженерии CRISPR, ученые недавно использовали другие ферменты, такие как Cas12a и Cas13a, для разработки высокоточной диагностики на основе CRISPR. Разработанный в аналогичном ключе, SENSR является первым диагностическим средством SARS-CoV-2, использующим фермент Cas13d (в частности, эффектор рибонуклеазы, называемый «CasRx»).
Исследователи считают, что для того, чтобы максимизировать возможности CRISPR и расширить конвейер диагностики на основе генетики, следует изучить любые ферменты Cas, которые могут дополнять или дополнять существующие системы.
«CRISPR значительно расширил наши возможности для быстрой идентификации инфицированных лиц и предлагает тестирование на месте оказания медицинской помощи в условиях ограниченных ресурсов, что ранее было невозможно. SENSR также открывает набор инструментов для диагностических систем CRISPR и поможет выявлять возникающие патогены до того, как они станут пандемиями», — сообщает Омар Акбари, Старший автор исследования, профессор биологических наук, Калифорнийский университет в Сан-Диего
При разработке SENSR лаборатория молекулярной генетики Акбари работала совместно с лабораторией профессора Элизабет Комивес на кафедре химии и биохимии (Отдел физических наук) для очистки белков SENSR и лабораторией Роба Найта на кафедре педиатрии (Школа медицины и Центр инноваций в микробиоме) для тестирования образцов SARS-CoV-2.
SENSR-это одно из последних достижений инновационного подхода Калифорнийского университета в Сан-Диего к борьбе с пандемией COVID-19. Признанная на национальном уровне научно обоснованная стратегия университета «Возвращение к обучению» для обеспечения безопасности кампуса включает новаторскую программу скрининга сточных вод Knight, которая позволила на ранней стадии выявить 85% случаев COVID-19 в кампусе. С учетом того, что в текущем учебном году в кампусе обучается почти 10 000 студентов, стратегия программы «Возвращение к обучению», которая включает высокие показатели вакцинации, привела к тому, что заболеваемость COVID-19 составляет менее 1%, что стало образцом для других академических учреждений.
В конечном счете, Акбари предполагает, что SENSR станет важным в таких местах, как аэропорты, чтобы пассажиры могли быстро определить, могут ли они быть носителями вируса.Ранние тесты в разработке SENSR продемонстрировали обнаружение SARS-CoV-2 менее чем за час. Исследователи отмечают в статье, что требуется дальнейшее развитие, но технология потенциально может стать «мощной молекулярной диагностикой с многочисленными приложениями».
«Нам нужно продолжать внедрять инновации в области обнаружения и защиты, чтобы создавать больше инструментов, чтобы в случае новой пандемии у нас были масштабируемые системы диагностики в пунктах оказания медицинской помощи для быстрого распространения»,-сказал Акбари.
В статье, опубликованной в журнале ACS Sensors, приняли участие аспиранты Калифорнийского университета в Сан-Диего, аспиранты, ученые-проектанты и преподаватели. В их число входят: Дэниел Броган, Дюверни Шаверра-Родригес, Кэлвин Лин, Андреа Смидлер, Тин Ян, Ленисса Алькантара, Юнру Лю, Робин Рабан, Педро Бельда-Ферре, Роб Найт, Элизабет Комивес и Омар Акбари. Игорь Антошечкин из Калифорнийского технологического института также является соавтором.