Các nhà nghiên cứu Hà Lan kết hợp CRISPR và phát quang sinh học trong một thử nghiệm thực nghiệmbệnh truyền nhiễm

Theo các nhà nghiên cứu ở Hà Lan, một loại protein ban đêm mới được phát triển có thể tăng tốc độ và đơn giản hóa việc chẩn đoán các bệnh do virus.
Nghiên cứu của họ, được công bố hôm thứ Tư trên ACS Publications, mô tả một phương pháp nhạy cảm, một bước để phân tích nhanh chóng axit nucleic của virus và sự xuất hiện của chúng bằng cách sử dụng các protein màu xanh lam hoặc xanh lục phát sáng.
Việc xác định mầm bệnh bằng cách phát hiện dấu vết axit nucleic của chúng là một chiến lược quan trọng trong chẩn đoán lâm sàng, nghiên cứu y sinh và giám sát an toàn thực phẩm và môi trường.Các xét nghiệm phản ứng chuỗi polymerase định lượng (PCR) được sử dụng rộng rãi có độ nhạy cao nhưng yêu cầu chuẩn bị mẫu hoặc giải thích kết quả phức tạp, khiến chúng không thực tế đối với một số cơ sở chăm sóc sức khỏe hoặc cơ sở có nguồn lực hạn chế.
Nhóm đến từ Hà Lan này là kết quả của sự hợp tác giữa các nhà khoa học từ các trường đại học và bệnh viện để phát triển một phương pháp chẩn đoán axit nucleic nhanh chóng, di động và dễ sử dụng, có thể áp dụng ở nhiều môi trường khác nhau.
Chúng được lấy cảm hứng từ ánh chớp của đom đóm, ánh sáng của đom đóm và những ngôi sao nhỏ của thực vật phù du dưới nước, tất cả đều được hỗ trợ bởi một hiện tượng gọi là phát quang sinh học.Hiệu ứng phát sáng trong bóng tối này là do phản ứng hóa học liên quan đến protein luciferase gây ra.Các nhà khoa học đã kết hợp các protein luciferase vào các cảm biến phát ra ánh sáng để hỗ trợ việc quan sát khi họ tìm thấy mục tiêu.Mặc dù điều này làm cho các cảm biến này trở nên lý tưởng để phát hiện tại điểm chăm sóc nhưng chúng hiện thiếu độ nhạy cao cần thiết cho các xét nghiệm chẩn đoán lâm sàng.Mặc dù phương pháp chỉnh sửa gen CRISPR có thể cung cấp khả năng này nhưng nó đòi hỏi nhiều bước và thiết bị chuyên dụng bổ sung để phát hiện tín hiệu yếu có thể có trong các mẫu phức tạp, nhiễu.
Các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách kết hợp protein liên quan đến CRISPR với tín hiệu phát quang sinh học có thể được phát hiện bằng máy ảnh kỹ thuật số đơn giản.Để đảm bảo có đủ mẫu RNA hoặc DNA để phân tích, các nhà nghiên cứu đã thực hiện khuếch đại recombinase polymerase (RPA), một kỹ thuật đơn giản hoạt động ở nhiệt độ không đổi khoảng 100°F.Họ đã phát triển một nền tảng mới gọi là Cảm biến axit Nucleic phát quang (LUNAS), trong đó hai protein CRISPR/Cas9 đặc trưng cho các phần liền kề khác nhau của bộ gen virus, mỗi phần có một đoạn luciferase duy nhất được gắn vào chúng ở trên.
Khi có bộ gen virus cụ thể mà các nhà điều tra đang kiểm tra, hai protein CRISPR/Cas9 sẽ liên kết với trình tự axit nucleic mục tiêu;chúng trở nên gần nhau, cho phép protein luciferase nguyên vẹn hình thành và phát ra ánh sáng xanh khi có chất nền hóa học..Để tính toán chất nền được tiêu thụ trong quá trình này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng phản ứng kiểm soát phát ra ánh sáng xanh.Ống đổi màu từ xanh sang xanh dương là kết quả dương tính.
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm nền tảng của họ bằng cách phát triển xét nghiệm RPA-LUNAS, phát hiệnRNA SARS-CoV-2mà không cần phân lập RNA tẻ nhạt và đã chứng minh hiệu quả chẩn đoán của nó trên các mẫu phết mũi họng từCOVID-19người bệnh.RPA-LUNAS đã phát hiện thành công SARS-CoV-2 trong vòng 20 phút trong các mẫu có tải lượng virus RNA thấp tới 200 bản sao/μL.
Các nhà nghiên cứu tin rằng xét nghiệm của họ có thể phát hiện dễ dàng và hiệu quả nhiều loại virus khác.Họ viết: “RPA-LUNAS rất hấp dẫn để xét nghiệm bệnh truyền nhiễm tại điểm chăm sóc.