Портативный слюнный тест обнаруживает COVID-19 за один час с точностью ПЦР

Инженеры спроектировали небольшое настольное устройство, которое может обнаружить SARS-CoV-2 из образца слюны примерно за час. Диагностика точно так же точна, как ПЦР-тесты, используемые сейчас. Устройство также можно использовать для обнаружения специфических вирусных мутаций, связанных с некоторыми вариантами SARS-CoV-2, которые сейчас циркулируют. Этот результат также может быть получен в течение часа, потенциально делая отслеживание разных вариантов вируса намного легче, особенно в регионах, у которых нет доступа к генетическим секвенировочным объектам.

Новая диагностика может быть собрана за около $15, но эти затраты могут значительно снизиться, если устройства будут произведены в большом масштабе.

Новая диагностика основана на SHERLOCK, инструменте на основе CRISPR. Компоненты системы включают РНК-наводящую цепь, позволяющую обнаруживать специфические целевые РНК-последовательности, и ферменты Cas, которые расщепляют эти последовательности и производят флуоресцентный сигнал. Все молекулярные компоненты могут быть сухосушены для долгосрочного хранения и реактивированы при воздействии воды.

Исследователи включили критически важный предварительный этап обработки, который отключает ферменты, называемые слюнными нуклеазами, которые разрушают нуклеиновые кислоты, такие как РНК. Как только образец попадает в устройство, нуклеазы инактивируются теплом и двумя химическими реагентами. Затем вирусная РНК извлекается и концентрируется прохождением слюны через мембрану.

Этот образец РНК затем воздействует на сухосушеные компоненты CRISPR/Cas, которые активируются автоматическим проколом запечатанных пакетов с водой внутри устройства. Одностаканная реакция усиливает образец РНК и затем обнаруживает целевую РНК-последовательность, если она присутствует.

Исследователи спроектировали устройство, которое они называют минимально инструментированным SHERLOCK (miSHERLOCK), так, что оно может иметь до четырёх модулей, каждый из которых ищет разную целевую РНК-последовательность. Оригинальный модуль содержит РНК-наводящие цепи, обнаруживающие 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.

Дельта-вариант ещё не был широко распространён, когда исследователи проводили это исследование, но поскольку система уже построена, должно быть просто спроектировать новый модуль для обнаружения этого варианта. Система также может быть легко запрограммирована для мониторинга новых мутаций, которые могут сделать вирус более инфекционным.

Исследователи впервые протестировали своё устройство с человеческой слюной, засеянной синтетическими РНК-последовательностями SARS-CoV-2, а затем с примерно 50 образцами от пациентов, которые положительно протестировались на вирус. Они обнаружили, что устройство было точно так же точно, как золотой стандарт ПЦР-тестов, используемых сейчас, которые требуют носовых смазок и занимают больше времени и значительно больше оборудования и обработки образцов для получения результатов.

Устройство производит флуоресцентный результат, который можно увидеть невооружённым глазом, и исследователи также спроектировали приложение для смартфона, которое может читать результаты и отправлять их в департаменты общественного здравоохранения для более легкого отслеживания. Исследователи верят, что устройство может быть произведено по цене всего $2–3 за устройство.