Новое устройство диагностирует COVID-19 по образцам слюны

Инженеры из MIT и Гарвардского университета разработали небольшое настольное устройство, способное обнаружить SARS-CoV-2 в образце слюны примерно за час. Исследование показало, что точность диагностики сопоставима с используемыми сейчас ПЦР-тестами.

Устройство также может выявлять специфические мутации вируса, связанные с некоторыми циркулирующими вариантами SARS-CoV-2. Этот результат также получается в течение часа, что потенциально упрощает отслеживание разных вариантов вируса, особенно в регионах без доступа к оборудованию для генетического секвенирования.

Новый диагностикум, основанный на технологии CRISPR, можно собрать примерно за $15, но стоимость может значительно снизиться при массовом производстве.

Автономная диагностическая система

Новая диагностика основана на SHERLOCK — инструменте на основе CRISPR. Компоненты системы включают направляющую цепь РНК для обнаружения специфических целевых последовательностей РНК и ферменты Cas, которые расщепляют эти последовательности и производят флуоресцентный сигнал. Все молекулярные компоненты можно лиофилизировать для длительного хранения и реактивировать водой.

Критический этап предварительной обработки инактивирует ферменты слюны — нуклеазы, разрушающие нуклеиновые кислоты, такие как РНК. После инактивации нагреванием и химическими реагентами вирусная РНК экстрагируется и концентрируется путем пропускания слюны через мембрану.

Затем образец РНК подвергается воздействию лиофилизированных компонентов CRISPR/Cas, которые активируются автоматическим проколом запаянных пакетов с водой внутри устройства. Реакция "в одном сосуде" амплифицирует образец РНК, а затем обнаруживает целевую последовательность РНК, если она присутствует.

Устройство, названное miSHERLOCK (minimally instrumented SHERLOCK), может иметь до четырех модулей, каждый из которых ищет разную целевую последовательность РНК. Оригинальный модуль содержит направляющие цепи РНК, обнаруживающие любой штамм SARS-CoV-2. Другие модули специфичны к мутациям, ассоциированным с некоторыми вариантами, включая B.1.1.7, P.1 и B.1.351.

Систему можно легко перепрограммировать для мониторинга новых мутаций, которые могут повысить инфекционность вируса.

Отслеживание вариантов

Устройство сначала протестировали на человеческой слюне, "загрязненной" синтетическими последовательностями РНК SARS-CoV-2, а затем на примерно 50 образцах от пациентов с положительным тестом на вирус. Оно показало точность, сопоставимую с "золотым стандартом" — ПЦР-тестами.

Устройство выдает флуоресцентный сигнал, видимый невооруженным глазом. Также разработано мобильное приложение, которое может считывать результаты и отправлять их в органы здравоохранения для облегчения отслеживания.

Исследователи полагают, что стоимость устройства может быть снижена до $2–3. В случае одобрения FDA и массового производства такое устройство может быть полезно для домашнего тестирования или в медицинских центрах в регионах без широкого доступа к ПЦР-тестированию или секвенированию вариантов SARS-CoV-2.