Портативное устройство для ДНК-анализа выявляет вредителей деревьев менее чем за два часа

Азиатская непарная шелкопрядка питается широким спектром важных растений и деревьев. Ржавчинный рак сосны веймутовой может убить молодые деревья всего за пару лет. Однако не всегда легко обнаружить присутствие этих разрушительных видов, просто глядя на пятна и наросты на дереве или на внешней стороне грузового судна.

Новый метод быстрого обнаружения ДНК, разработанный в Университете Британской Колумбии, позволяет идентифицировать этих вредителей и патогены менее чем за два часа, без использования сложных процессов или химикатов. Это существенная экономия времени по сравнению с несколькими днями, которые сейчас требуются для отправки образцов в лабораторию для тестирования.

Исследование профессора лесного хозяйства Ричарда Амелена сосредоточено на использовании геномики для разработки лучших методов обнаружения и мониторинга инвазивных вредителей и патогенов, угрожающих лесам. Почти 25 лет он искал быстрый, точный и недорогой ДНК-тест, который можно было бы проводить даже в местах, таких как леса, без быстрого интернета или стабильного электроснабжения.

Метод, продемонстрированный в прошлом году для политиков в области лесного хозяйства в Оттаве, прост. Крошечные образцы, такие как части листьев или веток, или части насекомых, помещаются в пробирку и загружаются в небольшое устройство с батарейным питанием (термоциклер Franklin от Biomeme). Устройство проверяет, соответствуют ли эти фрагменты ДНК геномному материалу целевого вида, и генерирует сигнал, который можно визуализировать на сопряженном смартфоне.

«С помощью этой системы мы можем определить с точностью, близкой к 100%, совпадение это или нет, имеем ли мы дело с угрожающим инвазивным видом или безобидным», — сказал Амелен. — «Мы можем анализировать до девяти образцов от одного или разных видов одновременно, и все это достаточно легкое — термоциклер весит всего 1,3 кг — чтобы поместиться в ваш рюкзак».

Метод основан на ПЦР-тестировании, которое в настоящее время является «золотым стандартом» и для COVID-19. ПЦР эффективно анализирует даже крошечные количества ДНК, амплифицируя (с помощью циклов нагрева и охлаждения) часть генетического материала до уровня, при котором его можно обнаружить.

Исследование Амелена было поддержано Genome Canada, Genome BC и Genome Quebec и опубликовано в PLOS One. Команда UBC, включая ведущего автора Арно Капрона, протестировала этот подход на таких видах, как азиатская непарная шелкопрядка, ржавчинный рак сосны веймутовой и возбудитель внезапной гибели дуба, которые входят в число самых разрушительных инвазивных вредителей в мире.