Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) создали диагностическую платформу, которая быстро и достоверно выявляет широкий спектр инфекционных заболеваний на основе технологии CRISPR-Cas. Преимущество нового метода диагностики инфекций в том, что он не требует специализированного оборудования. По словам разработчиков, такая простота в использовании и низкий риск ошибок позволят распространить платформу среди отечественных компаний.
CRISPR-Cas — это природная система защиты бактерий от вирусов, которая является одним из самых востребованных направлений в биомедицине. В ходе борьбы за выживание бактерии выработали много защитных механизмов и хранят в своем геноме ДНК вирусов. Сегодня технологии CRISPR-Cas применяют в генной терапии для редактирования «поврежденных» генов.
В своем исследовании ученые СПбПУ запрограммировали Cas-белок на определение вируса SARS-CoV-2. Однако метод можно настроить на любое инфекционное заболевание, например на грипп, корь, оспу, ветрянку, брюшной тиф, гепатит, дифтерию и другие. Он не требует специализированного оборудования и высококвалифицированного персонала — в смесь реагентов добавляется проба и при постоянной температуре в одной пробирке происходит выявление инфекции в пределах 10-20 минут.
«Большинство используемых на сегодняшний день методов диагностики дороги, требуют наличия специализированного оборудования, а также сравнительно длительного времени для получения результатов. Кроме того, результаты тестирования могут оказаться ложноположительными или ложноотрицательными. В зависимости от способа и условий тестирования частота ложноотрицательных результатов составляет от 2% до 58%. Такие результаты необходимо минимизировать, чтобы избежать неконтролируемого распространения заболевания. Использование систем CRISPR-Cas повышает чувствительность диагностики, что позволяет повысить достоверность результата», — комментирует руководитель проекта, к.б.н., научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии, Наталия Морозова.
В диагностической платформе ученых СПбПУ используются флуоресцентные зонды — органические соединения, которые дают сигнал флуоресценции (окрашивание цветом) при целевом распознавании белком Cas12 генетического материала вируса в пробе. Когда внутрь клетки попадает вирус, она сопоставляет его ДНК со всеми другими ДНК-вирусов, которые в ней хранятся. И в случае, если клетка распознает знакомый вирус, Cas-белок разрезает его ДНК, благодаря чему заражение не происходит.
Кроме того, новая платформа диагностики инфекций включает в себя метод рекомбиназной полимеразной амплификации (РПА). Он увеличивает количество генетического материала в образце при комнатной температуре, что повышает эффективность выявления патогенов. Использование данного метода позволяет снизить требования к наличию специализированного оборудования и позволяет осуществлять быстрое копирование участков ДНК даже при комнатной температуре.
«В России отсутствуют производители коммерческих наборов для проведения РПА. Для обеспечения независимости создаваемой диагностической системы от поставок реактивов из-за рубежа мы создали штаммы-продуценты всех требуемых белковых компонентов РПА и оптимизировали схемы их выделения, что само по себе имеет коммерческий потенциал», — отмечает Наталия Морозова.
Диагностическая платформа создана учеными СПбПУ по программе Минобрнауки России «Приоритет 2030» (реализуется в рамках национального проекта «Наука и университеты»).
