محققان ابزار تشخیص سریع مبتنی بر CRISPR را برای SARS-CoV-2 توسعه دادند — ScienceDaily

SENSR جدید (گزارشگر توالی اسید نوکلئیک آنزیمی حساس)، که در مقاله منتشر شده در مجله شرح داده شده است. سنسورهای ACS، مبتنی بر فناوری ویرایش ژن CRISPR است که امکان تشخیص سریع پاتوژن ها را با شناسایی توالی های ژنتیکی در DNA یا RNA آنها فراهم می کند.

در حال حاضر، بسیاری از پاتوژن های انسانی با استفاده از روشی به نام واکنش زنجیره ای پلیمراز بلادرنگ شناسایی می شوند. این تشخیص‌ها در عین دقت و حساسیت بسیار زیاد، زمان‌بر هستند و به تجهیزات آزمایشگاهی تخصصی نیاز دارند و استفاده از آن‌ها را به امکانات بهداشتی و تخصصی محدود می‌کنند. SENSR برای ساده سازی فرآیند تشخیص SARS-CoV-2 با هدف سازگاری نهایی برای استفاده در خانه طراحی شده است.

در حالی که آنزیم Cas9 به طور گسترده در تحقیقات مهندسی ژنتیک CRISPR استفاده شده است، دانشمندان اخیراً از آنزیم های دیگری مانند Cas12a و Cas13a برای توسعه تشخیص های بسیار دقیق مبتنی بر CRISPR استفاده کرده اند. SENSR که در رگ مشابهی توسعه یافته است، اولین تشخیصی SARS-CoV-2 است که از آنزیم Cas13d (به ویژه یک عامل ریبونوکلئاز به نام “CasRx”) استفاده می کند.

محققان بر این باورند که برای به حداکثر رساندن قابلیت‌های CRISPR و گسترش خط لوله تشخیصی مبتنی بر ژنتیک، هر آنزیم Cas که می‌تواند مکمل یا مکمل سیستم‌های موجود باشد، باید بررسی شود.

پروفسور عمر اکبری، پروفسور علوم زیستی سن دیگو، نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: «کریسپر قابلیت‌های ما را برای شناسایی سریع افراد آلوده به‌طور قابل توجهی ارتقا داده است و آزمایش‌های نقطه‌ای را در محیط‌های کم منابع ارائه می‌دهد که قبلاً امکان‌پذیر نبود». SENSR جعبه ابزار را برای سیستم‌های تشخیصی CRISPR باز می‌کند و به شناسایی پاتوژن‌های نوظهور قبل از تبدیل شدن به بیماری‌های همه‌گیر کمک می‌کند.

در توسعه SENSR، آزمایشگاه ژنتیک مولکولی اکبری به همراه آزمایشگاه پروفسور الیزابت کومیوز در گروه شیمی و بیوشیمی (بخش علوم فیزیکی) برای خالص سازی پروتئین های SENSR و آزمایشگاه راب نایت در مرکز پزشکی اطفال (School) کار کرد. Microbiome Innovation) برای آزمایش نمونه‌های SARS-CoV-2.

SENSR یکی از آخرین پیشرفت‌ها در رویکرد نوآورانه UC San Diego برای مقابله با همه‌گیری COVID-19 است. راهبرد ملی دانشگاه به نام Return to Learn مبتنی بر علم برای ایمنی محوطه دانشگاه شامل برنامه پیشگامانه غربالگری فاضلاب نایت است که امکان تشخیص زودهنگام 85٪ موارد COVID-19 را در محوطه دانشگاه فراهم می کند. با نزدیک به 10000 دانشجو در پردیس در سال تحصیلی جاری، استراتژی برنامه بازگشت به یادگیری، که شامل نرخ بالای واکسیناسیون است، منجر به نرخ ابتلا به کووید-19 کمتر از 1٪ شده است که به الگویی برای سایر موسسات دانشگاهی تبدیل شده است.

آزمایشات اولیه در توسعه SENSR تشخیص SARS-CoV-2 را در کمتر از یک ساعت نشان داد. محققان در این مقاله خاطرنشان می کنند که توسعه بیشتر مورد نیاز است، اما این فناوری پتانسیل تبدیل شدن به یک “تشخیص مولکولی قدرتمند با کاربردهای متعدد” را دارد.

در نهایت، اکبری پیش بینی می کند که SENSR در مکان هایی مانند فرودگاه ها مهم شود تا مسافران بتوانند به سرعت تشخیص دهند که آیا ممکن است حامل ویروس باشند یا خیر.

اکبری گفت: ما باید به نوآوری در عرصه تشخیص و محافظت ادامه دهیم تا ابزارهای بیشتری پیدا کنیم تا زمانی که بیماری همه گیر دیگری وجود دارد، سیستم های تشخیصی مقیاس پذیر در نقطه مراقبت را برای توزیع سریع داشته باشیم.

مقاله منتشر شده در سنسورهای ACS ترکیبی از دانشجویان فارغ التحصیل دانشگاه سن دیگو، دانش پژوهان فوق دکترا، دانشمندان پروژه و اعضای هیئت علمی را گرد هم آورد. آنها عبارتند از: دانیل بروگان، دوورنی چاورا-رودریگز، کالوین لین، آندریا اسمیدلر، تینگ یانگ، لنیسا آلکانترا، جونرو لیو، رابین رابان، پدرو بلدا فر، راب نایت، الیزابت کومیوس و عمر اکبری. ایگور آنتوشچکین از CalTech نیز یکی از نویسندگان است.

بودجه این تحقیق توسط: صندوق بذر UC San Diego برای تحقیقات مرتبط با COVID-19 اضطراری تامین شد. جایزه مبتکر جدید مدیران از مؤسسه ملی بهداشت/موسسه ملی آلرژی و بیماری‌های عفونی (NIH/NIAID) (DP2 AI152071-01 و R21 (1R21AI149161)؛ کمک مالی برنامه ژن ایمن دارپا (HR0011-17-2-0047)؛ جایزه پیشگام کارگردان از مرکز ملی سلامت تکمیلی و یکپارچه (DP1 AT010885)؛ کمک هزینه آموزشی بیوفیزیک مولکولی از NIH (T32 GM00832)؛ برنامه بازگشت به یادگیری UC San Diego از طریق EXCITE (Expedited COVID-19 IdenTification Lab). و کمک هزینه آموزشی بیوفیزیک مولکولی، NIH Grant (T32 GM00832).