Пандемия коронавирусного заболевания 2019 года (COVID-19) была вызвана быстрой вспышкой тяжелого острого респираторного синдрома, вызванного коронавирусом 2 (SARS-CoV-2). SARS-CoV-2 претерпел мутации, которые привели к эволюции вариантов. Некоторые из этих вариантов более вирулентны, чем исходный штамм, и помечены как вызывающие озабоченность варианты (ЛОС). Из-за быстрой передачи ЛОС существует потребность в широкомасштабном тестировании нуклеиновых кислот за пределами централизованных клинических лабораторий.

Теперь новое исследование, опубликованное на сервере препринтов medRxiv *, описывает и сравнивает SHINEv2, диагностику нуклеиновых кислот на основе Cas13 для обнаружения SARS-CoV-2. SHINEv2 сочетает в себе температурную обработку образцов и лиофилизированные реагенты, чтобы значительно упростить процедуру тестирования и распределение анализов.

Справочная информация

Частое и повсеместное тестирование имеет решающее значение для предотвращения вспышек инфекционных заболеваний, таких как COVID-19, и реагирования на них. Частые диагностические тесты могут помочь в выявлении новых случаев и изоляции инфицированных людей, тем самым предотвращая дальнейшее распространение вируса. Количественная полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией (RT-qPCR) является золотым стандартом диагностики COVID-19, но для этого требуется специальное оборудование и опыт. Тесты на захват антигена в боковом потоке и диагностика изотермической нуклеиновой кислоты являются многообещающими альтернативами децентрализованному тестированию на SARS-CoV-2. Однако они слишком дороги для одноразового использования и могут быть затруднены в производстве в больших масштабах. Таким образом, альтернативные диагностические технологии, обеспечивающие быстрое и децентрализованное тестирование, имеют решающее значение для реагирования на нынешние и будущие пандемии.

Диагностика на основе CRISPR (CRISPR-Dx) является многообещающей технологией для тестирования SARS-CoV-2 с минимальными требованиями к оборудованию. Они сочетают в себе изотермические методы амплификации нуклеиновых кислот и РНК-управляемую нуклеазу CRISPR-Cas. Это значительно увеличивает специфичность и чувствительность, но за счет увеличения сложности анализа. Ранее ученые разработали «Оптимизированное выделение инфекций для навигации по эпидемиям» (SHINEv1) – диагностический тест, не требующий экстракции нуклеиновых кислот или специального оборудования. Однако SHINEv1 имел определенные ограничения, такие как частые этапы нагрева и необходимость в смесях реагентов, требующих холодного хранения. SHINEv2 – это улучшенная версия SHINEv1, быстрая, удобная и широко применяемая технология для обнаружения летучих органических соединений SARS-CoV-2.

SHINEv2

Как уже упоминалось, в этом исследовании разрабатывается SHINEv2, широко применяемый CRISPR-Dx для обнаружения РНК SARS-CoV-2. В отличие от предыдущих методов, он также может идентифицировать ЛОС из не извлеченных образцов с помощью простого рабочего процесса. SHINEv2 также не требует холодовой цепи и вспомогательного оборудования. Кроме того, анализ значительно упрощается за счет лиофилизации, которая также помогает при транспортировке и хранении.

SHINEv2 можно распространять за границу без потери производительности. Кроме того, удобство анализа значительно повышается, поскольку эта технология не требует оборудования и использует метод лизиса образца при температуре окружающей среды. В результате SHINEv2 требует от пользователя всего нескольких шагов и обеспечивает 50-кратное повышение чувствительности. Другой важной особенностью SHINEv2 является то, что он идеально сочетается с RT-qPCR в образцах с уровнем РНК выше нашего аналитического LoD 200 копий / мкл. Этот уровень чувствительности весьма впечатляет, поскольку он может позволить выявить каждого потенциально заразного человека, даже тех, кого не смогли пройти тесты на захват антигена.

SHINEv2 является значительным улучшением по сравнению с предыдущими методами, поскольку он может идентифицировать несколько мутаций в альфа-, бета-, гамма- и дельта-летучих органических соединениях. Он также довольно универсален, поскольку может адаптироваться к новым вирусным вариантам и другим вирусам во время текущих и будущих вспышек. Следовательно, SHINEv2 может информировать общественное здравоохранение, предоставляя важную информацию.

SHINEv2 можно также использовать для определения приоритетов тестирования и внедрения вакцины в сильно пострадавших сообществах. Это также может помочь врачам в выборе правильного лечения для пациентов с тяжелой формой COVID-19. В целом ученые считают, что SHINEv2 будет чрезвычайно ценным для тестирования сообществ. Удобство использования и отсутствие необходимости в оборудовании этой технологии делает ее особенно привлекательной.

Заключение

Хотя SHINEv2 является значительным улучшением по сравнению с SHINEv1, необходимы дополнительные исследования и улучшения, чтобы диагностическое тестирование на основе CRISPR могло проводиться в любом месте, в том числе в домашних условиях. В идеале такой тест не требует специального оборудования и включает несколько простых шагов по температуре окружающей среды, чтобы обеспечить быстрое и точное визуальное считывание. Современные методы диагностики нуклеиновых кислот не удовлетворяют одновременно всем вышеперечисленным критериям.

Количество этапов работы с жидкостью можно сократить, объединив обработку образцов, амплификацию нуклеиновых кислот и детекцию на основе CRISPR в единую реакцию при температуре окружающей среды. Кроме того, можно упростить анализ и снизить риск загрязнения за счет включения колориметрических считываний на основе раствора. Потребуются дополнительные улучшения, чтобы повысить производительность SHINEv2 при температуре окружающей среды, и добавление вспомогательных белков может вызвать это изменение.

В совокупности эти улучшения могут стать важным инструментом в борьбе с нынешними и будущими пандемиями. Уменьшая сложность анализа и упрощая распределение тестов, исследователи предприняли шаги к разработке жизнеспособного диагностического инструмента.

* Важное примечание

medRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, руководящие клинической практикой / поведением, связанным со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.