Новые тесты, которые могут предотвратить эпидемии в будущем – разработка австрийских учёных
Стремясь упростить тестирование на инфекционные заболевания и сделать его более быстрым и масштабным, учёные из института BioCenter в Вене разработали новую технологию, которая позволит обрабатывать до 36 000 образцов биоматериала за 15-24 часа. При этом чувствительность новой технологии не уступает стандартным ПЦР-тестам, позволяя быстро диагностировать высококонтагиозный COVID и другие вирусы, передающиеся воздушно-капельным путём.
Несмотря на успех кампаний вакцинации в Израиле и в некоторых других странах, коронавирус продолжает свирепствовать во многих частях мира. Многие страны ждут широкомасштабных программ вакцинации и эффективных противовирусных препаратов. Чтобы предотвратить распространение болезни и бороться с новыми мутациями, страны, в которых население прошло вакцинацию, также нуждаются в эффективных лабораторных исследованиях.
Лучший способ изолировать тех, у кого обнаружен коронавирус, и сдержать его распространение – это молекулярные тесты, которые обнаруживают присутствие вируса SARS-CoV-2. Таких методов несколько: обнаружение вирусных белков (тест на антиген) или определение наличия вирусной РНК (тест ПЦР) в образцах, взятых палочкой из носоглотки.
Тесты на антигены проще с точки зрения логистики и позволяют проводить массовое тестирование, но их способность к обнаружению вируса относительно слаба – если вирусного материала в организме человека мало, тест даёт отрицательный результат. В итоге инфицированный человек может продолжать заражать других. ПЦР-тесты более чувствительны, потому что дублируют фрагменты вирусного генома перед сканированием для обнаружения вируса. Однако они полагаются на обнаружение флуоресцентных меток, которые маркируют вирусные последовательности. То есть сбор образцов, поступающих от разных людей, делает этот процесс неэффективным. Если анализ нескольких образцов положительный, все образцы в тестовой группе следует повторно исследовать, чтобы определить источник флуоресцентного сигнала. Для этого требуется много дорогого оборудования, а сам процесс медленный.
Ещё в начале эпидемии ученые Института Биоцентр в Вене решили найти способ упростить тестирование. Специалисты в области геномики, биохимии РНК и анализаторов информации разработали метод, позволяющий тестировать большое количество образцов с такой же чувствительностью, как и стандартные тесты ПЦР. Метод называется SARSeq, он способен обрабатывать до 36 000 образцов биоматериала за 15-24 часа, а тест обладает высокой специфичностью и чувствительностью. Статья с описанием метода была недавно опубликована в журнале Nature Communications.
Принцип работы теста концептуально прост: образцы биоматериала пациентов собираются в планшете с лунками (микротитраторе), содержащем множество небольших лунок (один образец на лунку). Сегмент РНК, уникальный для коронавируса, ген нуклеокапсида, избирательно превращается в ДНК и подвергается ПЦР-амплификации в каждой содержащей его лунке.
В этом методе каждый образец получает уникальный набор коротких последовательностей ДНК — штрих-кодов – которые связаны с амплифицирующей вирусной ДНК. На втором этапе амплификации все образцы из одного планшета сливаются с одной лункой, которая получает разные серии уникальных штрих-кодов ДНК.
Увеличение вирусного материала из отдельных образцов создает гомогенизацию его количества в положительных образцах, что делает метод SARSeq очень чувствительным. Из тысяч образцов, которые можно тестировать параллельно, некоторые могут содержать на десять миллионов больше вирусных частиц, чем другие. Если бы эти образцы были объединены перед амплификацией ПЦР, образцы с большим количеством вирусного материала замаскировали бы другие положительные случаи.
Можно повторно подключить содержимое дополнительных лунок планшетов, поскольку молекулы ДНК каждого образца имеют уникальную последовательность из двух штрих-кодов. Этот метод агрегации и штрих-кода делает метод SARSeq очень специфичным.
В этом методе используется технология генетического секвенирования Next Generation Sequencing Technology, применяемая для секвенирования генома человека. Аппарат NGS обрабатывает отобранные образцы и указывает, какие из них содержат вирусное вещество. Штрих-коды ДНК различают положительные образцы и показывают, какому пациенту они принадлежат. Метод на основе NGS позволяет параллельно тестировать несколько цепей РНК, включая РНК от других патогенов.
«Мы можем работать с любым типом образца: слюной, кровью или мазками из носа. Для нас было важно создать конвейер, работающий для всех видов биоматериала. Более того, мы разработали наш тест так, чтобы он мог диагностировать вирусы гриппа A и B, а также риновирусы, вызывающие простуду, одновременно с коронавирусом», — поясняет руководитель группы исследователей IMP Луиза Кочелла.
Стоимость такого теста, по мнению исследователей, будет менее пяти евро. При этом его можно применять для определения других респираторных патогенов, в ом числе гриппа. В будущем это может предотвратить эпидемии, которые могут развиться из-за плотности населения и близости человека и животных, как это случилось в случае коронавируса.
Другие новости по теме:
- Учёные из университета Технион разработали технологию расшифровки белкового профиля отдельной клетки — путь к созданию эффективной терапии раковых опухолей
- Революционное открытие израильских учёных: прорыв в целевой терапии рака и других заболеваний
- Нужна ли привитым от коронавируса людям третья бустерная доза вакцины?
- Разработанная в Израиле биологическая микроподжелудочная железа будет протестирована в Великобритании
