«Лакмусовая бумажка» для диагностики Эболы и не только
Специализирующиеся на синтетической биологии исследователи института Уисса, входящего в структуру Гарвардского университета, разработали принципиально новую платформу для быстрой и дешевой диагностики инфекционных заболеваний, функционирующую по принципу «лакмусовой бумажки». Для демонстрации эффективности нового подхода они успешно использовали его для идентификации двух штаммов вируса Эбола.
Ключевым подходом новой технологии является нанесение последовательности ДНК на диски из фильтровальной бумаги, впоследствии подвергающиеся сублимационной сушке и хранящиеся при комнатной температуре.
Нанесение капли воды на такой диск реактивирует ДНК, которая, связываясь с молекулой-мишенью (например, фрагментом РНК вируса Эбола), запускает химическую реакцию, приводящую к изменению цвета бумажной основы. В качестве цветовых индикаторов могут использоваться флуоресцирующий зеленым в ультрафиолетовом свете белок медузы или бактериальные протеины, изменение цвета которых регистрируется невооруженным глазом. Цвет, приобретаемый бумажным диском после нанесения анализируемого образца, указывает на характер выявленного патогена.
Генетические переключатели, наносимые на диагностический диск в процессе его производства, исключают возможность любого изменения цвета в отсутствие высокоспецифичной молекулы-мишени. Это обеспечивает возможность одновременно проводить тестирование на 24 различных региона вирусной РНК.
При проведении экспериментов это позволило отличить синтетическую версию Заирского штамма вируса Эбола, вызвавшего эпидемию в западной Африке, от синтетической версии другого варианта вируса, известного как Суданский штамм.
Процесс тестирования занимает 30 минут, что сопоставимо со временем проведения более дорогих и сложных методов анализа с использованием антител. По словам руководителя исследования профессора Джима Коллинза (Jim Collins), на сегодняшний день стоимость такого сенсора определяется затратами на приобретение последовательностей ДНК, специфичных к вирусной РНК. Однако при переходе на промышленное производство синтез таких ДНК «на месте» может снизить стоимость бумажных сенсоров до 2-4 центов за штуку. Более того, они не нуждаются в охлаждении при хранении.
Разработчики отмечают, что для внедрения нового теста в клиническую практику его необходимо усовершенствовать для обеспечения возможности выявления минимальных концентраций молекул-мишеней, а также минимизации вероятности получения ложно-положительных и ложно-отрицательных результатов.
Они также создали прототипы тестов для выявления генов устойчивых к антибиотикам бактерий. Нанесение таких индикаторов на поверхность перевязочного материала и одежду медицинского персонала позволит своевременно выявлять устойчивые штаммы микроорганизмов и предотвращать распространение внутрибольничных инфекций.
Статья Keith Pardee et al. Paper-Based Synthetic Gene Networks опубликована в журнале Cell.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Wyss Institute:
Synthetic biology on ordinary paper, results off the page.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
27.10.2014