Устройство диагностирует COVID-19 по слюне

Инженеры разработали небольшое настольное устройство, которое может обнаружить SARS-CoV-2 в образце слюны примерно за час. Диагностика так же точна, как используемые сейчас ПЦР-тесты. Устройство также можно использовать для обнаружения конкретных вирусных мутаций, связанных с некоторыми циркулирующими в настоящее время вариантами SARS-CoV-2. Этот результат также можно получить в течение часа, что потенциально значительно упрощает отслеживание различных вариантов вируса, особенно в регионах, где нет доступа к оборудованию для генетического секвенирования.

Новый диагностический прибор можно собрать примерно за 15 долларов США, но эти затраты могут значительно снизиться, если устройства будут производиться в больших масштабах.

Новая диагностика основана на SHERLOCK, инструменте на основе CRISPR. Компоненты системы включают направляющую цепь РНК, которая позволяет обнаруживать определенные последовательности РНК-мишени, и ферменты Cas, которые расщепляют эти последовательности и производят флуоресцентный сигнал. Все молекулярные компоненты можно лиофилизировать для длительного хранения и реактивировать при воздействии воды.

Исследователи включили важный этап предварительной обработки, который отключает ферменты, называемые нуклеазами слюны, которые разрушают нуклеиновые кислоты, такие как РНК. Как только образец попадает в устройство, нуклеазы инактивируются нагреванием и двумя химическими реагентами. Затем вирусную РНК выделяют и концентрируют, пропуская слюну через мембрану.

Этот образец РНК затем подвергается воздействию лиофилизированных компонентов CRISPR/Cas, которые активируются путем автоматического прокалывания запечатанных пакетов с водой внутри устройства. Реакция в одном сосуде амплифицирует образец РНК, а затем определяет целевую последовательность РНК, если она присутствует.

Исследователи разработали устройство, которое они называют SHERLOCK с минимальным набором инструментов (miSHERLOCK), так что оно может иметь до четырех модулей, каждый из которых ищет разные последовательности целевой РНК. Оригинальный модуль содержит направляющие цепи РНК, которые обнаруживают любой штамм SARS-CoV-2. Другие модули специфичны для мутаций, связанных с некоторыми вариантами, возникшими в прошлом году, включая B.1.1.7, P.1 и B.1.351.

Вариант Delta еще не был широко распространен, когда исследователи проводили это исследование, но, поскольку система уже построена, должно быть несложно разработать новый модуль для обнаружения этого варианта. Систему также можно легко запрограммировать на отслеживание новых мутаций, которые могут сделать вирус более заразным.

Исследователи сначала протестировали свое устройство с человеческой слюной, содержащей синтетические последовательности РНК SARS-CoV-2, а затем с примерно 50 образцами пациентов, у которых был положительный результат на вирус. Они обнаружили, что устройство было столь же точным, как и применяемые в настоящее время тесты ПЦР золотого стандарта, которые требуют мазков из носа и требуют больше времени и значительно больше оборудования и обработки образцов для получения результатов.

Устройство производит флуоресцентные показания, которые можно увидеть невооруженным глазом, и исследователи также разработали приложение для смартфона, которое может считывать результаты и отправлять их в отделы здравоохранения для облегчения отслеживания. Исследователи считают, что стоимость устройства может составлять от 2 до 3 долларов США за устройство.