Универсальный и доступный метод обнаружения вирусов

Исследователи из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) разработали безопасный, быстрый и дешёвый метод тестирования, который использует магнитные наночастицы для обнаружения вирусов как в клинических, так и в сточных водах. Этот подход, не требующий центрифугирования, совместим с автоматизированными системами на основе магнитных шариков, уже используемыми для обработки сотен образцов.

«Наш рабочий процесс на основе кремниевых магнитных наночастиц может быть воспроизведён с нуля любым исследователем», — говорит ведущий автор Геррадо Рамос-Мандухано. — «Он конкурирует с коммерческими наборами для выделения вирусной РНК, одновременно снижая риск работы с потенциально инфекционными образцами».

Для диагностики COVID-19 клиницисты выделяют вирусную РНК SARS-CoV-2 из различных типов клинических образцов (например, мазков из носоглотки) и обнаруживают вирус с помощью ПЦР в реальном времени (RT-PCR).

Однако масштабы пандемии могут привести к дефициту необходимых расходных материалов для диагностики, таких как коммерческие реагенты и лаборатории, соответствующие требованиям биобезопасности. Обычные химические материалы также дороги, что делает их менее доступными для стран с низким уровнем дохода и удалённых медицинских учреждений.

Поскольку вирус обнаруживался в сточных водах до вспышек в сообществах, мониторинг его присутствия в канализации становится важной мерой общественного здравоохранения. Из-за риска работы с инфекционными образцами для этого требуется подход, который был бы безопасным, простым в выполнении и использовал дешёвые, легкодоступные химикаты.

Чтобы решить эти задачи, Рамос-Мандухано и доцент Мо Ли разработали открытый протокол для обнаружения вирусной РНК в клинических и экологических образцах с использованием магнитных наночастиц, которые изолируют нуклеиновые кислоты без центрифугирования или дорогих реагентов.

«Наш метод позволяет любой базовой биологической лаборатории изготавливать самодельные кремниевые магнитные наночастицы из легкодоступных материалов», — говорит Ли.

Техника работает с TRIzol — распространённым реагентом, который полностью инактивирует вирусы, позволяя безопасно работать с инфекционными образцами. Стоимость выделения РНК составляет всего 0,3 цента США, что дешевле коммерческих диагностических наборов, при этом производится РНК высокого качества.

Их метод также эффективно работает с другими патогенными для человека вирусами, включая грипп A и B и респираторно-синцитиальный вирус. При тестировании протокола на образцах сточных вод исследователи смогли восстановить 88% введённой синтетической РНК SARS-CoV-2, что делает его эффективным инструментом для обнаружения вируса в сточных водах.

Эта универсальная методика может стать полезным инструментом для широкомасштабного тестирования сообществ на различные вирусные угрозы и мониторинга сточных вод во время будущих пандемий. Её также можно использовать с помощью роботов для жидкостной обработки для выделения РНК из большого количества образцов.

«Мы надеемся перевести метод из исследовательских лабораторий на реальные площадки для тестирования, чтобы он мог увеличить мощности и снизить стоимость тестирования на COVID-19», — говорит Ли.