Ученые представили диагностическую платформу на основе CRISPR
Международная команда ученых адаптировала CRISPR-белок, нацеленный на РНК (а не на ДНК), для создания быстрого, недорогого и высокочувствительного диагностического инструмента. Эта технология, названная SHERLOCK (Specific High-sensitivity Enzymatic Reporter unLOCKing), может революционизировать исследования и глобальное здравоохранение.
В исследовании, опубликованном в Science, описано, как фермент CRISPR-Cas13a был использован в качестве детектора, способного обнаружить присутствие даже одной молекулы целевой РНК или ДНК.
Возможности технологии SHERLOCK:
- Обнаружение вируса Зика в образцах крови или мочи пациента в течение нескольких часов.
- Различение генетических последовательностей африканского и американского штаммов вируса Зика.
- Определение специфических типов бактерий, например, E. coli.
- Выявление генов устойчивости к антибиотикам.
- Идентификация раковых мутаций в синтетических фрагментах внеклеточной ДНК.
- Быстрое считывание генетической информации человека (например, риска сердечных заболеваний) из образца слюны.
Тест можно реализовать в виде бумажной полоски, не требующей охлаждения, что делает его идеальным для быстрого развертывания в полевых условиях или удаленных клиниках.
Ключевой прорыв в чувствительности
В основе метода лежит использование активности "сопутствующего расщепления" фермента Cas13a, который после разрезания целевой РНК продолжает неспецифически разрушать другие молекулы РНК вокруг. Ранее подобный подход для детекции РНК уже описывался, но его чувствительность была недостаточной для клинического применения.
Метод SHERLOCK в миллион раз чувствительнее. Этот скачок стал возможен благодаря объединению двух подходов:
- Использование изотермической амплификации (с помощью тепла тела) для увеличения количества ДНК/РНК в образце.
- Преобразование амплифицированной ДНК в РНК, что позволило задействовать высокую чувствительность РНК-нацеленного CRISPR-Cas13a.
Перспективы и значение
Технология открывает возможности для создания сенсоров для любой нуклеиновой кислоты. Это может позволить обнаруживать минимальное количество опухолевой ДНК в крови пациента или отслеживать распространение антибиотикорезистентных бактерий.
Для борьбы с инфекционными заболеваниями SHERLOCK может стать инструментом быстрой диагностики у постели больного, что критически важно во время вспышек в регионах с ограниченными ресурсами. Как отметила соавтор Пардис Сабети, "способность брать необработанные образцы и немедленно начинать обработку может изменить диагностику Зика и бесчисленного множества других инфекционных заболеваний".