يجمع الباحثون الهولنديون بين تقنية كريسبر والتلألؤ البيولوجي في اختبار تجريبي لـأمراض معدية

قال باحثون في هولندا إن بروتينًا ليليًا تم تطويره حديثًا يمكن أن يسرع ويبسط تشخيص الأمراض الفيروسية.
تصف دراستهم، التي نُشرت يوم الأربعاء في منشورات ACS، طريقة حساسة من خطوة واحدة للتحليل السريع للأحماض النووية الفيروسية ومظهرها باستخدام بروتينات زرقاء أو خضراء متوهجة.
يعد تحديد مسببات الأمراض عن طريق الكشف عن بصمات الحمض النووي استراتيجية رئيسية في التشخيص السريري، والبحوث الطبية الحيوية، ومراقبة سلامة الغذاء والبيئة.تعتبر اختبارات تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي (PCR) المستخدمة على نطاق واسع حساسة للغاية، ولكنها تتطلب إعدادًا متطورًا للعينات أو تفسيرًا للنتائج، مما يجعلها غير عملية بالنسبة لبعض إعدادات الرعاية الصحية أو الإعدادات محدودة الموارد.
هذه المجموعة من هولندا هي نتيجة للتعاون بين علماء من الجامعات والمستشفيات لتطوير طريقة سريعة ومحمولة وسهلة الاستخدام لتشخيص الحمض النووي والتي يمكن تطبيقها في مجموعة متنوعة من الإعدادات.
لقد كانت مستوحاة من ومضات اليراع، وتوهجات اليراع، والنجوم الصغيرة من العوالق النباتية المائية، وكلها مدعومة بظاهرة تسمى التلألؤ البيولوجي.يحدث هذا التأثير المتوهج في الظلام بسبب تفاعل كيميائي يشتمل على بروتين لوسيفيراز.قام العلماء بدمج بروتينات لوسيفيراز في أجهزة استشعار تبعث الضوء لتسهيل المراقبة عندما يجدون هدفًا.وفي حين أن هذا يجعل هذه المستشعرات مثالية للكشف في نقاط الرعاية، إلا أنها تفتقر حاليًا إلى الحساسية العالية اللازمة للاختبارات التشخيصية السريرية.وفي حين أن طريقة تحرير الجينات كريسبر يمكن أن توفر هذه الإمكانية، فإنها تتطلب العديد من الخطوات والمعدات المتخصصة الإضافية للكشف عن الإشارة الضعيفة التي يمكن أن تكون موجودة في العينات المعقدة والصاخبة.
لقد وجد الباحثون طريقة لدمج البروتين المرتبط بتقنية كريسبر مع إشارة الإضاءة الحيوية التي يمكن اكتشافها باستخدام كاميرا رقمية بسيطة.للتأكد من وجود عينة كافية من الحمض النووي الريبي (RNA) أو الحمض النووي (DNA) للتحليل، أجرى الباحثون تضخيم بوليميراز المؤتلف (RPA)، وهي تقنية بسيطة تعمل عند درجة حرارة ثابتة تبلغ حوالي 100 درجة فهرنهايت.لقد طوروا منصة جديدة تسمى مستشعر الحمض النووي المضيء (LUNAS)، حيث يكون بروتينا CRISPR/Cas9 مخصصين لأجزاء مختلفة متجاورة من الجينوم الفيروسي، ولكل منها جزء لوسيفيراز فريد مرتبط بهما أعلاه.
عندما يكون الجينوم الفيروسي المحدد الذي يفحصه الباحثون موجودًا، يرتبط بروتينان من بروتينات كريسبر/كاس9 بتسلسل الحمض النووي المستهدف؛تصبح على مقربة شديدة، مما يسمح لبروتين لوسيفيراز السليم بتكوين وإصدار ضوء أزرق في وجود ركيزة كيميائية..ولحساب الركيزة المستهلكة في هذه العملية، استخدم الباحثون تفاعل تحكم ينبعث منه الضوء الأخضر.يشير الأنبوب الذي يتغير لونه من الأخضر إلى الأزرق إلى نتيجة إيجابية.
اختبر الباحثون منصتهم من خلال تطوير اختبار RPA-LUNAS، الذي يكتشفالسارس-CoV-2 RNAدون عزل الحمض النووي الريبي (RNA) الممل، وأظهر أداءه التشخيصي على عينات مسحة من البلعوم الأنفيكوفيد-19مرضى.نجح RPA-LUNAS في اكتشاف SARS-CoV-2 في غضون 20 دقيقة في عينات ذات حمولة فيروسية من الحمض النووي الريبي (RNA) تصل إلى 200 نسخة/ميكروليتر.
ويعتقد الباحثون أن اختبارهم يمكنه اكتشاف العديد من الفيروسات الأخرى بسهولة وفعالية.وكتبوا: "إن RPA-LUNAS جذاب لاختبار الأمراض المعدية في نقطة الرعاية".