Когда началась пандемия, людям, которые чувствовали себя плохо, приходилось стоять в длинных очередях на лабораторные ПЦР-тесты, а затем ждать два дня, чтобы узнать, есть ли у них вирус COVID-19 или нет.
Помимо значительных неудобств, основным недостатком была значительная и дорогая логистика, необходимая для таких лабораторных тестов, а задержки в тестировании увеличивали риск распространения болезней.
Теперь команда биомедицинских инженеров из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее разработала новую технологию, предлагающую тест-полоски, которые так же точны, как и лабораторные ПЦР-тесты, но обеспечивают быстрое обнаружение заболеваний на месте. Согласно исследованию , опубликованному в журнале Nature Communications , технология может принести пользу не только общественному здравоохранению.
Старший научный сотрудник, профессор Ева Голдис из Высшей школы биомедицинской инженерии UNSW, говорит, что новая технология подобна «ПЦР в кармане» и что она открывает возможности для биомедицинской и экологической диагностики в пищевой промышленности , сельском хозяйстве и управлении биобезопасностью.
«Мы не только можем легко обнаружить определенные последовательности генов в образце, но, в отличие от ПЦР, мы можем делать это при комнатной температуре, используя тест- полоску , которая выглядит точно так же, как хорошо известный тест на КРЫСИЮ на COVID — вы уже знаете, что с ней делать. ," она говорит. «Итак, в будущем больше не будет очередей на этот ПЦР-тест. Кроме того, стоимость очень низкая — в настоящее время менее нескольких долларов за тест».
Автор исследования доктор Фей Дэн добавляет, что новые тест-полоски могут ускорить реагирование на возникающие патогены, такие как передаваемые комарами или новообразования кожи, выявить очаги устойчивости к антибиотикам или помочь в поиске видов животных, находящихся под угрозой исчезновения .
«Это может изменить контроль над инфекциями людей и животных, а также усилия по карантину и сохранению биоразнообразия», — говорит он. «Мы думаем, что создали новый эталон в биосенсорстве: наши тесты на основе генов смогут проводиться где угодно, когда угодно и практически кем угодно».
Как это работает
Соавтор доктор Йи Ли говорит, что, чтобы привести новые тест-полоски в соответствие со стандартами ПЦР, команда сначала создала крошечные нанокольца ДНК, содержащие короткую последовательность целевой ДНК, такой как вирус COVID. Каждый нанокруг имеет размер всего около 2 нанометров, что слишком мало, чтобы его можно было увидеть в любой микроскоп.
Эти нанокольца ДНК и тестируемый образец были смешаны с белками CRISPR/Cas.
Эти белки, известные своей связью с технологией редактирования генов CRISPR/Cas, были запрограммированы командой Университета Нового Южного Уэльса на разрезание ДНК нанокругов, но только при активации ДНК целевого патогена.
«Взаимодействие соответствующим образом запрограммированного белка CRISPR/Cas с геном-мишенью, который мы пытаемся обнаружить, приводит к тому, что нанокольца ДНК распадаются, линеаризуются и становятся «фальшивыми мишенями», — говорит доктор Ли.
Этот новый подход приводит к молекулярной цепной реакции.
«Мы запускаем огромный каскад поддельных мишеней, которые легко обнаружить с помощью тест-полосок, даже если присутствует лишь несколько молекул исходного гена-мишени», — добавляет доктор Ли.
Метод был проиллюстрирован на образцах вируса COVID-19 и бактерий хеликобактер, вызывающих язву желудка.
Смотрю с интересом
Профессор Голдис говорит, что реакция промышленности на инновации команды была исключительно положительной.
«Промышленное и клиническое внедрение нашей технологии в австралийскую промышленность уже началось с намерением сохранить производство на суше. Мы будем опираться на формирующуюся промышленную инфраструктуру для производства РНК-вакцин».
Она говорит, что некоторые из применений нового метода биосенсорства могут быть в области биобезопасности, где тест-полоски могут обнаруживать потенциальные инвазивные морские виды; наука об окружающей среде , где анализ ДНК образцов окружающей среды может указать на присутствие или отсутствие определенного вида, находящегося под угрозой исчезновения; и интригующее использование биосенсорных полосок для обнаружения раковых клеток .
«В нашем опубликованном исследовании мы также смогли обнаружить раковые мутации в образцах пациентов в клинических условиях », — говорит профессор Голдис. «Мы надеемся, что это откроет путь к всеобщему мониторингу пациентов, проходящих лечение рака».
Исследование было проведено исследователями, связанными с UNSW и Медицинским научно-исследовательским институтом Гарвана.
