SHERLOCK 2.0: еще элементарнее
Группа исследователей из Института Броуд в Кембридже и Массачусетского технологического института доработала созданный ранее быстрый, недорогой и чувствительный диагностический инструмент на основе технологии CRISPR. Он представляет собой тест-полоски, позволяющие увидеть результат невооружённым глазом: после погружения в исследуемый образец появляется полоска, указывающая, обнаружена целевая молекула или нет.
Тест-полоски SHERLOCK. Источник: Zhang lab.
SHERLOCK (от английского «Specific High Sensitivity Reporter unLOCKing»), как назвали тест разработчики, будет незаменим в клинической практике. Он был разработан год назад, а сейчас исследователи сообщают о доработке и расширении возможностей применения теста.
В экспериментах тест-полоски проверялись для обнаружения опухолевой ДНК при раке лёгких, а также для выявления вируса Зика и лихорадки Денге. Но этим потенциал SHERLOCK не исчерпывается: он может применяться для диагностики инфекций, выявления мутаций, определения устойчивости к лекарственным препаратам.
Принцип работы SHERLOCK заключается в обнаружении генетических маркеров – последовательностей нуклеиновых кислот, принадлежащих патогенам или опухолевым ДНК. Он содержит белок Cas13, ассоциированный с системой CRISPR. Его можно запрограммировать на взаимодействие с определенной частью РНК. Мишенью Cas13 может быть любая генетическая последовательность, включая вирусные геномы, гены, которые придают устойчивость к антибиотикам бактериям, или мутации, которые вызывают рак.
Ферментный белок Cas13 при взаимодействии с фрагментом РНК разрезает его, в процессе чего вырабатываются сигнальные молекулы, которые и обеспечивают появление полоски на тесте.
Самое важное, по мнению разработчиков, – теперь SHERLOCK может выявлять несколько параметров одновременно. Если раньше тест определял только одну последовательность нуклеиновых кислот, то сейчас он может идентифицировать в одной пробе до четырех «мишеней». Это означает, что образцов для диагностики, а также самих тестов теперь понадобится до четырех раз меньше.
Например, новая версия SHERLOCK может дифференцировать вирус Зика и лихорадку Денге: оба эти заболевания имеют сходную симптоматику. Причем для точного диагноза понадобится однократный забор материала от пациента и минимум затраченного времени.
Анимация, демонстрирующая определение вирусов Зика и Денге.
Кроме повышения функциональности, новая версия теста стала еще более чувствительной. Добиться этого удалось путем усиления дополнительными ферментами Cas12a и Csm6. Авторы сообщают о 100-кратном повышении чувствительности теста в сравнении с предыдущей версией. Эта доработка имеет принципиальное значение в практике онкологов, когда концентрация опухолевой ДНК в крови может быть ничтожно малой.
Потенциал теста SHERLOCK сложно переоценить. Он поможет клиницистам экономить время и силы, затрачиваемые на постановку точного диагноза. Это особенно важно для врачей первичного звена, особенно в период вспышек и эпидемий.
Статья J.S. Gootenberg et al. Multiplexed and portable nucleic acid detection platform with Cas13, Cas12a, and Csm6 опубликована в журнале Science.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Broad Institute: SHERLOCK team advances its CRISPR-based diagnostic tool.