است CRISPR راه حل برای Coronavirus تست معضل ؟

توسط Piyush K. Jain, گفتگو

به شدت مورد نیاز ابزار برای جلوگیری از COVID-19 همه گیر است ارزان صفحه اصلی بر اساس تست سریع کیت است که می تواند تشخیص coronavirus بدون نیاز به رفتن به بیمارستان است.

غذا و داروی آمریکا تایید کرده است چند خانه مجموعه نمونه کیت اما تعدادی از محققان از جمله خودم با استفاده از ژن ویرایش تکنیک شناخته شده به عنوان CRISPR را به آزمون. اگر آنها این آزمایشات می تواند بسیار دقیق و به مردم جواب در حدود یک ساعت.

من یک biomolecular دانشمند با آموزش در علوم دارویی و پزشکی و مهندسی آزمایشگاه من با تمرکز بر توسعه نسل بعدی فن آوری برای تشخیص و درمان سرطان, ژنتیک و بیماری های عفونی.

این COVID-19 بیماری ناشی از کوروناویروس به نام سندرم حاد تنفسی کروناویروس 2 (SARS-CoV-2). بر خلاف انسان که حمل مواد ژنتیکی کد شده در DNA coronavirus کد آنها در یک مربوط به مولکول به نام RNA.

گروه تحقیقاتی من به تازگی مهندسی حساس CRISPR-مبتنی بر تکنولوژی است که ما به نام CRISPR-افزایش و استفاده از آن برای ایجاد یک تست سریع برای SARS-CoV-2 RNA. ما روش کار می کند مانند یک تست حاملگی را نشان می دهد و دو رنگی بنفش خطوط و اگر نمونه مثبت برای ویروس. با استفاده از فن آوری ما من تصور در حال توسعه یک تست کیت که اجازه می دهد تشخيص سريع SARS-CoV-2 RNA در بزاق ظرف مدت 45 تا 60 دقیقه در صفحه اصلی بدون نیاز به هر گونه تجهیزات گران قیمت.

چشم انداز فعلی coronavirus تست

FDA به تازگی به یک چراغ سبز به یک زن و شوهر از جمع آوری نمونه کیت از LabCorp و Everywell تحت اضطراری با استفاده از مجوز (امارات) که اجازه می دهد مردم را به کشتی بینی سواب نمونه برای تجزیه و تحلیل. بیماران می توانند یک سواب بینی خود کشتی نمونه ها به آزمایشگاه و صبر کنید چند روز برای دریافت نتایج.

اگر چه نه در خانه تست کیت تست اجازه می دهد تا نمونه به حمل شود به طور مستقیم به یک آزمایشگاه برای تشخیص SARS-CoV-2 RNA. وجود دارد که آنها با استفاده از یک تکنیک به نام رونویسی معکوس-واکنش زنجيرهای پلیمراز (RT-PCR) که تبدیل viral RNA به DNA به طوری که می توان آن را به راحتی ضرب و شناسایی شده است.

اگر چه بیشتر مورد تایید FDA آزمون ها بر اساس تشخیص SARS-CoV-2 RNA در مرحله اولیه قبل از علائم حتی به نظر می رسد این آزمون تنها می تواند انجام شود در یک محیط آزمایشگاهی با تجهیزات گران قیمت و می تواند چندین روز برای دریافت نتایج.

چند تست آنتی بادی کیت تایید شده توسط FDA است که با استفاده از یک کاغذ مبتنی بر جریان جانبی نوار نیز مشابه را به در خانه بارداری نوار تست برای تشخیص پادتن IgM و IgG. تقریبا همه SARS-CoV-2 بیماران آلوده ایجاد آنتی بادی در عرض 19 روز از شروع علائم و پس از آن بدن همچنان به تشخیص آنتی بادی برای چند هفته تا چند ماه و حتی پس از علائم محو دور. بنابراین مراکز کنترل و پیشگیری از بیماری توصیه می کند با استفاده از آنتی بادی آزمایش برای تشخیص گذشته عفونت.

اما coronavirus است که معمولا بسیار فعال و مسری در هفته اول عفونت و قله در روز از شروع علائم. لذا برای جلوگیری از گسترش coronavirus آن را بسیار مهم برای تشخیص coronavirus اولیه برای جلوگیری از گسترش.

در این تست آنتی بادی می تواند برای تشخیص گذشته عفونتهای اما آنها نمی توانند قابل اعتماد تشخیص زمان و یا اوایل عفونت. تاخیر ظاهر و بیمار به بیمار تنوع آنتی بادی در خون تست بیشتر پیچیده COVID-19 تشخیص با تست آنتی بادی کیت.

علاوه بر این تنوع مختلف آنتی بادی روش های تست را مطرح شک و تردید در مورد قابلیت اطمینان از این کیت های آزمایش.

از این رو موسسه ملی بهداشت به تازگی اعلام کرد سریع شتاب تشخیص (RADx) ارائه می دهد که تا به 500 میلیون دلار بودجه برای ramping تا این فن آوری است که تشخیص SARS-CoV-2 ویروس.

چگونه CRISPR-بر اساس تشخیص کار

اکثر مردم می دانند از CRISPR/Cas سیستم به عنوان یک معروف ژن-ویرایش تکنولوژی است که می تواند دقیقا ویرایش DNA. محققان مهندس "راهنمای" مولکول RNA با هدف توالی ژنتیکی است که در خدمت مانند GPS و زوم در یک محل بر روی DNA که در آن یک Cas پروتئین یک جفت مولکولی قیچی برش می تواند در محل مورد نظر.

دانشمندان در آزمایشگاه فنگ ژانگ در MIT جنیفر Doudna در UC برکلی و دیگران کشف چندین نسخه های جدیدتر از CRISPR/Cas سیستم از جمله آنهایی که با استفاده از پروتئین های Cas12a و Cas13a-d که دیوانه برش هنگامی که آنها پیدا کردن خود را مطابقت.

همکاران من و من با استفاده از این Cas12a مبتنی بر روش CRISPR برای تشخیص coronavirus.

Coronavirus RNA فعال CRISPR/Cas, تبدیل یک جفت کنترل مولکولی قیچی به یک اره برقی غیر قابل توقف. زمانی که به CRISPR/Cas آنزیم را فعال می کند, ما می دانیم که توالی ژنتیکی از coronavirus در حال حاضر در نمونه بزاق. به سیگنال coronavirus قوی تر در تست کیت ما اضافه کردن میلیون ها نفر از مصنوعی "خبرنگار مولکول" که همچنین خرد شده توسط CRISPR/Cas ساز. این به این معنی است که در عرض چند دقیقه ما می تواند تشخیص تشخیص حضور coronavirus.

تحت EAU FDA به تازگی مورد تایید CRISPR-بر اساس SARS-CoV-2 RNA تست کیت از شرلوک Biosciences برای تست سواب بینی در یک آزمایشگاه. اگر چه هنوز رتبهدهی نشده است تایید شده برای در خانه, تست این است که یک جهش بزرگ به سمت توسعه CRISPR-بر اساس تشخیص است.

در حالی که مشابه CRISPR-بر اساس تست کیت ها در توسعه, از جمله یکی از ماموت Biosciences و دیگران ما CRISPR-افزایش تکنولوژی متکی بر مهندسی CRISPR رنس است که باعث افزایش سرعت Cas12a "اره برقی" در بین سه و چهار برابر شده است.

این روش به طور چشمگیری افزایش حساسیت تشخیص است. سیستم ما می تواند تشخیص کمتر ویروس بالينی نمونه سریع تر با پاک کردن ویژوال بازخوانی. ما در روند بالینی اعتبار CRISPR-افزایش تکنولوژی برای SARS-CoV-2 RNA تشخیص است.

افزایش سرعت تشخیص CRISPR

استاندارد مجموعه روش برای تشخیص ویروس های تنفسی در درمانگاه بینی گرد و خاک. اما coronaviruses تشخیص داده شده اند در مقایسه با سطوح در بزاق بنابراین برخی از محققان در حال حاضر تبدیل به بزاق برای تست تشخیصی.

جمع آوری بزاق نه تنها کمتر تهاجمی از بینی سواب اما همچنین شامل بیشتر ویروس که باعث می شود آن را آسان تر برای شناسایی با روش RT-PCR. در واقع در خانه بزاق مجموعه کیت فقط با دریافت چراغ سبز توسط FDA در 8 مه سال 2020 است. ما در اعتبار سنجی مطالعه ما خواهد بود داخلی در مقایسه با تست ما بین سواب بینی و بزاق برای تایید FDA.

ما در حال توسعه یک شش گام روش برای صفحه اصلی بر اساس آزمایش بزاق همراه با سواب بینی. در اینجا این است که چگونه آن را با بزاق.

تف به یک نمونه مجموعه لوله که شامل خشک مواد شیمیایی است که شروع به واکنش نشان می دهند خود را با بزاق زمانی که شما رها کردن بسته لوله به آب گرم به مدت 30 دقیقه.

گرما کمک می کند تا مواد شیمیایی شکستن ویروس ذرات و در معرض این ویروس ژنتیکی مواد—RNA. RT-PCR معرف اساسا ضرب RNA ویروسی ایجاد میلیاردها نسخه که بیشتر به راحتی شناسایی شده است.

پس از 30 دقیقه انتقال مطالب از مجموعه لوله به لوله دوم خشک حاوی CRISPR قطعات و ترک آن را در دمای اتاق به مدت 10-15 دقیقه.

تنها در صورتی CRISPR/Cas می یابد خاص coronavirus RNA را در آن فعال شده و ریز ریز کردن مصنوعی خبرنگار مولکول است که طراحی شده و اضافه شده به این لوله دوم. این بخش اتفاق می افتد فقط در شش دقیقه.

ما سپس رها کردن یک کاغذ نوار به لوله دوم. در عرض 30 ثانیه یک یا دو بنفش باند نشان می دهد نتایج.

ارائه دهنده مراقبت های بهداشتی پس از آن می توانید مستقیم فرد یا قرنطینه منزوی و/یا توصیه آزمایش های بیشتر مانند آنتی بادی بر اساس آزمون است. در مطالعه ما در حال حاضر تحت بررسی دقیق ما نشان داد که منظور ارتقاء فن آوری خود را همه کاره است و همچنین می تواند به تصویب رسید برای تشخیص طیف وسیعی از اهداف از جمله HIV, HCV و سرطان پروستات است.

در حالی که چندین آزمایشگاه و شرکت های در حال عجله برای توسعه شبیه CRISPR-بر اساس coronavirus کیت تشخیص برای تست بزاق ما معتقدیم رویکرد ما ارائه می دهد سریع ترین تشخیص است. ما امیدواریم که به هزینه های کیت را به بین $1 و $2 به طوری که کشورهای در حال توسعه نیز می توانیم سریع و قابل اعتماد coronavirus تست کیت.

Piyush K. Jain استادیار در دانشکده مهندسی شیمی هربرت ورتهایم آم ماین دانشکده مهندسی UF سلامت مرکز سرطان دانشگاه فلوریدا