محققان هلندی CRISPR و بیولومینسانس را در یک آزمایش تجربی برایبیماری های عفونی

به گفته محققان هلندی، یک پروتئین شبانه تازه ساخته شده می تواند تشخیص بیماری های ویروسی را تسریع و ساده کند.
مطالعه آنها که روز چهارشنبه در انتشارات ACS منتشر شد، یک روش حساس و تک مرحله ای را برای تجزیه و تحلیل سریع اسیدهای نوکلئیک ویروسی و ظاهر آنها با استفاده از پروتئین های درخشان آبی یا سبز توصیف می کند.
شناسایی پاتوژن ها با شناسایی اثر انگشت اسید نوکلئیک آنها یک استراتژی کلیدی در تشخیص بالینی، تحقیقات زیست پزشکی و نظارت بر ایمنی مواد غذایی و محیطی است.تست‌های واکنش زنجیره‌ای پلیمراز کمی (PCR) بسیار حساس هستند، اما نیاز به آماده‌سازی نمونه پیچیده یا تفسیر نتایج دارند، که آنها را برای برخی از تنظیمات مراقبت‌های بهداشتی یا تنظیمات با منابع محدود غیرعملی می‌سازد.
این گروه از هلند نتیجه همکاری بین دانشمندان دانشگاه ها و بیمارستان ها برای ایجاد یک روش تشخیصی اسید نوکلئیک سریع، قابل حمل و آسان است که می تواند در تنظیمات مختلف اعمال شود.
آنها از درخشش های کرم شب تاب، درخشش های کرم شب تاب و ستاره های کوچک فیتوپلانکتون های آبزی الهام گرفتند که همگی توسط پدیده ای به نام بیولومینسانس نیرو می گیرند.این اثر درخشندگی در تاریکی ناشی از یک واکنش شیمیایی شامل پروتئین لوسیفراز است.دانشمندان پروتئین‌های لوسیفراز را در حسگرهایی که نور ساطع می‌کنند تا هنگام یافتن یک هدف تسهیل کنند، ترکیب کردند.در حالی که این باعث می شود این حسگرها برای تشخیص در نقطه مراقبت ایده آل باشند، اما در حال حاضر فاقد حساسیت بالایی هستند که برای تست های تشخیصی بالینی لازم است.در حالی که روش ویرایش ژن CRISPR می تواند این قابلیت را فراهم کند، به مراحل زیادی و تجهیزات تخصصی اضافی برای تشخیص سیگنال ضعیفی که می تواند در نمونه های پیچیده و پر سر و صدا وجود داشته باشد نیاز دارد.
محققان راهی برای ترکیب یک پروتئین مرتبط با CRISPR با یک سیگنال بیولومینسانس که با یک دوربین دیجیتال ساده قابل تشخیص است، یافته اند.برای اطمینان از وجود نمونه RNA یا DNA کافی برای تجزیه و تحلیل، محققان تقویت پلیمراز recombinase (RPA) را انجام دادند، یک تکنیک ساده که در دمای ثابت حدود 100 درجه فارنهایت عمل می کند.آنها پلتفرم جدیدی به نام حسگر اسید نوکلئیک درخشنده (LUNAS) ایجاد کردند که در آن دو پروتئین CRISPR/Cas9 برای بخش‌های مختلف ژنوم ویروسی خاص هستند که هر کدام یک قطعه لوسیفراز منحصربه‌فرد به آنها متصل شده است.
هنگامی که ژنوم ویروسی خاصی که محققان در حال بررسی هستند وجود دارد، دو پروتئین CRISPR/Cas9 به توالی اسید نوکلئیک هدف متصل می‌شوند.آنها در مجاورت یکدیگر قرار می گیرند و اجازه می دهند پروتئین لوسیفراز دست نخورده تشکیل شود و نور آبی را در حضور یک بستر شیمیایی ساطع کند..برای محاسبه بستر مصرف شده در این فرآیند، محققان از یک واکنش کنترلی استفاده کردند که نور سبز ساطع می کرد.لوله ای که رنگ آن از سبز به آبی تغییر می کند نشان دهنده یک نتیجه مثبت است.
محققان پلت فرم خود را با توسعه روش RPA-LUNAS که تشخیص می دهد، آزمایش کردندRNA SARS-CoV-2بدون جداسازی خسته کننده RNA، و عملکرد تشخیصی خود را بر روی نمونه های سواب نازوفارنکس ازکووید 19بیماران.RPA-LUNAS با موفقیت SARS-CoV-2 را ظرف 20 دقیقه در نمونه‌هایی با بار ویروسی RNA تا 200 کپی در میکرولیتر شناسایی کرد.
محققان بر این باورند که سنجش آنها می تواند به راحتی و به طور موثر بسیاری از ویروس های دیگر را شناسایی کند.آنها نوشتند: "RPA-LUNAS برای آزمایش بیماری های عفونی در نقطه مراقبت جذاب است."