Tartalomjegyzék:

A CRISPR Génszerkesztése Segíthet A Koronavírus Tesztelésének Fokozásában
A CRISPR Génszerkesztése Segíthet A Koronavírus Tesztelésének Fokozásában
Videó: A CRISPR Génszerkesztése Segíthet A Koronavírus Tesztelésének Fokozásában
Videó: Országos koronavírus-teszt Székesfehérváron 2023, Február
Anonim

A technikán alapuló olcsó teszt egy órán belül igen vagy nem választ adhat - talán hamarosan az otthonban is.

A CRISPR génszerkesztése segíthet a koronavírus tesztelésének fokozásában
A CRISPR génszerkesztése segíthet a koronavírus tesztelésének fokozásában

A tesztelés az egyik legfélelmetesebb akadály, amelyet le kell győzni, mielőtt ezrek újra összecsomagolhatják a strandokat és a baseball stadionokat. A sok dicsérettel rendelkező génszerkesztő technológia, a CRISPR most pályázatot tesz arra, hogy segítsen kitölteni a tesztek hiányosságait. A múlt héten a kutatók publikáltak egy tanulmányt a Nature Biotechnology-ban, amelyben leírtak egy új vizsgálatot az új koronavírusról, amely a COVID-19-et okozza, amely a technikát használva körülbelül 40 perc alatt eredményt ad. A munka akkor kezdődött, amikor a tanulmány társszerzője, Charles Chiu, a San Francisco-i Kaliforniai Egyetem fertőző betegségének orvosa az év elején egy CRISPR-alapú Lyme-kórtesztet kutatott. Aztán a SARS-CoV-2 megkezdte sorsdöntő útját a földkerekségen, és gyorsan átterjesztette a kutatást laboratóriumában.

A szonda fejlesztése érdekében Chiu és munkatársai az U.C.S.F. együttműködött a Mammoth Biosciences kutatóival, amelyet biokémikus és a CRISPR egyik felfedezője, Jennifer Doudna társalapított. A vizsgálat a jelenleg használt PCR-alapú SARS-CoV-2-től eltérő reagenseket használ, amelyek potenciális alternatívát kínálnak, ha hiányoznak az utóbbi vizsgálatok elvégzéséhez szükséges vegyi anyagok. Az egyik hátrány azonban az, hogy az új megközelítés érzékenysége vagy képessége arra, hogy helyesen adjon pozitív eredményt, valamivel alacsonyabb, mint a meglévő teszteké. Chiu azt mondja, hogy körülbelül két hétbe telik a CRISPR teszt kidolgozása a klinikai laboratóriumi használatra, és hogy a gondozási pont akár két-három hónap alatt elkészülhet. A Scientific American beszélt vele a technikáról.

[Az interjú szerkesztett átirata következik.].

Hogyan működik a teszt?

A CRISPR olyan technológia, amely lehetővé teszi bármelyik gén megcélzását, és szinte molekuláris ollóként gondolhat rá. Nagyon gyorsan és nagyon pontosan képes azonosítani egy gént, vagy alapvetően a vírusnak megfelelő DNS-szekvencia egy részét. Ezért gondolják általában génszerkesztő eszközként. De ugyanaz a technológia, amely lehetővé teszi számunkra a gének szerkesztését, lehetővé teszi a detektálást is. Ebben az esetben a SARS-CoV-2 génjeit vesszük célba. A CRISPR-Cas12 nevű fehérjét használjuk. Ha megtalálja a megfelelő célt, levágja azt. És ezzel jelet bocsát ki.

A teszt az E (burok) és az N (nukleoprotein) géneket detektálja a SARS-CoV-2-n. Miért választotta ezeket?

Ennek pár oka van. Különösen az N gén az a gén, amely a vírusfertőzésekben fejeződik ki a legjobban. Más szavakkal, ez a leggyakoribb, ezért a legkönnyebben észlelhető. A második ok az, hogy az N gén gyakorlatilag ugyanaz a cél, mint a Centers for Disease Control and Prevention PCR tesztje. És ez volt az első teszt, amelyet az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóság engedélyezett a sürgősségi felhasználás engedélyezésére (EUA), ezért egyszerűen kihasználjuk azt a tényt, hogy már van egy teszt, amely ezt a gént célozza, ami történetesen erősen kifejeződik. Az E gént azért választottuk ki, mert ez az Egészségügyi Világszervezet által használt egyik célpont. Nem az volt a célunk, hogy újra feltaláljuk a kereket, hanem ugyanazokat a célpontokat használjuk, amelyek már bizonyítottan hatékonyak a SARS-CoV-2 kimutatásában.

.

Ez a teszt hol illeszkedik a koronavírus-tesztelés és különösen a PCR-alapú tesztek jelenlegi tájához?

Közel sem vagyunk a tesztelés skálájához, amelyre valóban szükségünk van ahhoz, hogy biztosak legyünk abban, hogy visszatérhetünk és visszatérhetünk a munkához. Bár sok különböző PCR-teszt létezik, továbbra is szükség van a tesztek skálájának és sebességének drasztikus növelésére. És minden olyan teszt, amely PCR-alapú, közös reagenskészletet használ, és ennek eredményeként rendelkezésre állása hiányos. Vizsgálatunk enzimeket és reagenseket használ, amelyek különböznek szinte az összes többi teszttől, tehát ez egy alternatíva, amely valóban felgyorsíthatja a tesztelést. Szükségünk van olyan technológiára is, amely lehetővé teszi a tesztelés elvégzését az ellátás helyén: az ügyeleten, az orvosi rendelőben vagy akár otthon. A CRISPR technológia olyan utat biztosít, amellyel végül ezt megtehetjük. Nem igényel terjedelmes műszerezést. És maguk a reagensek is meglehetősen olcsók.

Gondolod, hogy a CRISPR alapú tesztek felváltják a PCR vizsgálatokat?

Én nem. Kicsit kevésbé érzékeny, mint a ma általánosan elérhető PCR-tesztek. A CRISPR technológiának még hosszú utat kell megtennie ahhoz, hogy összehasonlítható érzékenységet érjünk el, bár elvileg nincs elméleti ok, amiért nem lehet. De azt gondolom, hogy amikor eljön az idő, és szélesebb körben alkalmazzák és optimalizálják, akkor ez biztosan lehetséges, mert a CRISPR-alapú tesztek gyorsabbak és potenciálisan olcsóbbak. És ebben a konkrét tesztben képesek lehetünk megkerülni az extrakciós lépést, amikor a mintát RNS-vé vagy DNS-vé alakítjuk. Tehát van esély arra, hogy esetleg felválthatja a hagyományos tesztelést. De ez még mindig egy új technológia, és nem hiszem, hogy ez egyhamar bekövetkezik. Az azonnali kifejezés azt jelenti, hogy ingyenes eszköz.

Az Ön megközelítése 95 százalékos érzékenységi rátával rendelkezik. Elég jó a tömeges teszteléshez?

Azt hiszem az. A SARS-CoV-2-vel fertőzött betegeknél általában a legnagyobb a vírusterhelés, amikor kezdetben tüneteik jelentkeznek. És valójában akár a tünetek megjelenése előtt is előfordulhat, hogy nagyon magas vírusterhelésük lehet. Kórházi betegeknél a vírusterhelés idővel ingadozik, de általában csökken. Tehát amikor a betegek minimálisan tünetekkel járnak, akkor hihetetlenül fertőzőek, és meg kell találnunk a módját, hogy megtörjük az átvitel láncát. A CRISPR ígérete az, hogy módot kínál arra, hogy olcsó, decentralizált teszteket végezzen a lakosság nagy részének. Jelenleg nem minden alacsony szintű fertőzés észlelésére van szükség, hanem a tesztek széleskörű végrehajtására.

Néhány PCR-alapú teszt 15 perc alatt eredményt adhat. Ez a teszt körülbelül 40 percet vesz igénybe. Gyorsabban sikerül?

Annak érdekében, hogy a teszt ott legyen és maximalizáljuk annak érzékenységét, úgy döntöttünk, hogy robusztusabbá tesszük. Tehát a lépések valójában hosszabbak a kelleténél. A teszt felgyorsítása magában foglalja az extrakciós lépés megkerülését, valamint a reakcióidő csökkentését. 10 percre tudtuk csökkenteni az észlelési időt, tehát mindenképpen kivitelezhető. A kérdés az, hogy meg tudja-e csinálni és továbbra is megtartja ugyanolyan érzékenységet?

Olcsó teszt?

Összességében a teszt meglehetősen olcsó, mert a reagenseket és enzimeket tömegesen lehet előállítani. A mostani költség a megfelelő platform gyártásának megkísérlése lesz. Ha a tesztet olcsó, eldobható patronba tudjuk csomagolni, akkor potenciálisan nagyon olcsó lehet. A reagensek ára tesztenként csak néhány dollár. A klinikai-laboratóriumi CRISPR-teszt esetében kevesebb mint 1 USD-t célozunk meg, és egy otthoni teszt költsége 5 USD alatt van. A legfontosabb azonban az, hogy [tudjuk] nagy mennyiségben és nagy kapacitással előállítani és olcsón megtartani-e, és továbbra is képesek vagyunk-e a tesztet a laboratóriumon kívül különböző körülmények között futtatni.

Milyen technikai problémák merülnek fel a tesztelés növelésével?

A reagensek elérhetősége egy. A másik egyszerűen magában foglalja a centralizált tesztelés szükségességét. Jellemzően molekuláris laboratóriumra van szükség ezeknek az eszközöknek a futtatásához, így a tesztelést a telepíthető eszközök száma korlátozza. Például az Abbott ID NOW [assay] a kevés point-of-care eszköz egyike. De egyszerre csak egy mintát futtat. Képesnek kell lennünk egyszerre több száz teszt lefuttatására. A CRISPR amellett, hogy lehetővé teszi az ápolás pontos elvégzését, mivel a reakció nagyon gyors és egyszerű, [lehetővé teheti], hogy egyszerre több ezer mintát futtasson egy klinikai laboratóriumban - és gyorsabban, mint amennyit a PCR képes. Potenciálisan terjesztheti otthoni használatra is. A CRISPR teszt multiplexelése gondozási helyen vagy otthon lehetséges, ha a teszt egy eldobható patronból áll, amely az összes szükséges reagenst tartalmazza.

Vannak más helyek, ahol a CRISPR-t használják fertőző betegségek vizsgálatára?

Igen, a Broad Institute-ban [a Massachusettsi Műszaki Intézet és a Harvard Egyetem] van egy csoport, amely CRISPR-Cas13 enzimeket fejleszt a SARS-CoV-2 teszteléshez. Mivel ez hasznos a diagnosztikához, valamint a génszerkesztéshez, a CRISPR fejlesztését egyszerre diagnosztikai eszköznek és terápiának képzeljük el, amely nemcsak a vírust képes felismerni, de el is pusztíthatja.

Milyen lehetséges alkalmazások vannak ennek a tesztnek az új vírusokra történő felhasználására a jövőben?

Ami nagyszerű ebben a technikában, hogy ezeket a szondákat menet közben is meg lehet tervezni, ami azt jelenti, hogy gyorsan megváltoztathatjuk célpontunkat. Valójában a Mammoth Biosciences-szel együttműködtem ebben a tesztben egy kullancs által hordozott Lyme-kór teszt kidolgozásában. Miután rendelkezésre állt a SARS-CoV-2 genom szekvencia, a szekvencia meglététől a funkcionális teszt elvégzéséig két vagy három hét múlva léptünk át. Végül elképzelünk egy olyan gondozási tesztet, amely minden kívánt célra programozható.

A koronavírus kitöréséről itt olvashat bővebben.

A téma által népszerű