Российские ученые создали экспресс-тест с высокочувствительной наномашиной, который может определять вирус SARS-CoV-2 в домашних условиях. Новое устройство обладает четырьмя «руками» и специальными крючками — они помогают разворачивать последовательности нуклеиновых кислот и точнее обнаруживать коронавирус. Сейчас наномашина с крючками находит ДНК, аналогичную вирусной РНК, лучше в 80 раз, вирусную РНК — в 13 раз, в отличие от ДНК-системы без крючков. Время обнаружения сократилось с трех до одного часа. Результаты исследования опубликованы в Analytical Chemistry, сообщает пресс-служба Университета ИТМО.
ПЦР-тест — один из самых распространенных и точных методов обнаружения коронавируса. Однако провести тестирование могут только специалисты в медицинском центре, и для этого им требуется определенное оборудование — ДНК-амплификатор. С помощью специальных ферментов на матрице РНК вируса получают ДНК. Затем благодаря ПЦР «размножается» ДНК-копия генетического материала вируса, тем самым увеличивая вероятность найти ее в биоматериале.
Ученые химико-биологического кластера Университета ИТМО уже несколько лет работают над созданием экспресс-теста, который позволит быстро и точно обнаруживать коронавирус (вирус SARS-CoV-2). Ранее исследователи спроектировали наномашину из молекул ДНК с четырьмя специальными «руками». ДНК-система вместе с флуоресцентным субстратом (веществом, излучающим свечение при расщеплении) погружалась в образец с вирусной РНК, которую разворачивала с помощью «рук». Если в РНК содержался вирус, ДНК-система прикреплялась к вирусной части генетического материала и запускала процесс расщепления флуоресцентного субстрата. Появившееся световое излучение сигнализировало, что в РНК содержится вирус SARS-CoV-2.
По словам первого автора исследования, аспиранта химико-биологического кластера ИТМО Зейна Хусейна, чтобы ускорить процесс расщепления флуоресцентного субстрата, ученые добавили к ДНК-наномашине два крючка. Они служат системой доставки сразу для шести молекул флуоресцентного субстрата к вирусной мишени. Такая модификация повысила чувствительность ДНК-системы и сократила время ожидания результатов.
«В предыдущем исследовании мы узнавали результат тестирования в течение трех часов. Теперь время обнаружения сократилось до одного часа. Также мы снизили концентрацию молекул, необходимых для нахождения вируса, — с 26 до 2 pM. Это повысило чувствительность ДНК-наномашины в сравнении с прошлой нашей разработкой. Теперь система определяет ДНК, аналогичную вирусной РНК, и вирусную РНК в 80 и 13 раз точнее», — пояснил Зейн Хусейн.
Предполагается, что разработку ученых можно будет использовать как экспресс-тест для обнаружения коронавируса в домашних условиях. Пока что флуоресцентное световое излучение, сигнализирующее о результатах тестирования, можно увидеть только с помощью специального оборудования — спектрофотометра. Но ученые планируют заменить флуоресцентный субстрат квантовыми точками, чтобы сделать экспресс-тест более простым и доступным в применении.
«Квантовые точки могут излучать свет, если воздействовать на них ультрафиолетом. Как только мы добавляем к ДНК-системе с квантовыми точками вирусную РНК, сразу замечаем разницу в освещении невооруженным глазом. Нам больше не понадобится спектрофотометр. Мы уже проверили совместимость квантовых точек с нашей разработкой и сейчас пытаемся зафиксировать их на стеклянных слайдах», — рассказал Ахмед Эльдиб, руководитель лаборатории «Нанотехнологии нуклеиновых кислот», аспирант химико-биологического кластера ИТМО.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
