Okostelefonos COVID-tesztet fejleszt a kémiai Nobel-díjas amerikai kutató
A Gladstone Intézetek és a Kaliforniai Egyetem (Berkeley) kutatói – köztük a kémiai Nobel-díj egyik idei nyertese, Jennifer Doudna – a Cell folyóiratban november végén közzétett tanulmányban egy olyan új koronavírus-tesztelési technológiát mutattak be, amely a CRISPR génszerkesztési eljárás segítségével kevesebb mint fél óra alatt kimutatja a SARS-CoV-2 vírust, majd az eredményt okostelefonon jeleníti meg.
Egy ilyen gyorsteszt piacra dobása rendkívüli segítség lenne a világjárvány leküzdésében, ráadásul a technológia a tesztelés körüli adatgyűjtést is megkönnyítené. Mint ismeretes, a jelenleg legszélesebb körben használt és legmegbízhatóbb módszer, a vírust az orr- és garatmintából kimutató PCR-teszt eredménye a legjobb esetben is órákig tartó laborvizsgálatok után derül ki, az úgynevezett antigén gyorsteszt viszont, amely 15 percen belül kimutatja a szervezetben a vírusfehérje alkotóelemeit, mindössze 50-60 százalékos pontosságú. Ahogy azt egy kéretlen e-mailben terjedő, 10 perc alatt, otthon elvégezhető, viszont kamunak tűnő koronavírusteszt hirdetése is jelzi, igény lenne a minél gyorsabb, olcsóbb és pontosabb tesztelési eljárásokra.
A vírus koncentrációját is kimutatja
Az új tesztelési eljárást, ami nem csupán azt mutatja ki, hogy valaki elkapta-e a vírust, hanem jelzi az adott mintában a SARS-CoV-2 koncentrációját (vírusterhelés) is, Daniel Fletcher, a Kaliforniai Egyetem (Berkeley) biomérnöke, valamint a CRISPR/Cas-9 génszerkesztési eljárás felfedezéséért Emmanuelle Charpentier francia tudóssal közösen kémiai Nobel-díjjal jutalmazott Jennifer Doudna, a Kaliforniai Egyetem (Berkeley) professzora és az Innovatív Genomika Intézet elnöke közreműködésével fejlesztették ki. A kutatócsoport eredetileg a HIV-vírus kimutatását akarta felgyorsítani az új tesztelési eljárással, a koronavírus megjelenésekor azonban átálltak a COVID-19 fertőzés kórokozójára.
Korábbi kutatások kimutatták, hogy a vírusból kisebb dózist kapó betegek enyhébb tüneteket mutatnak, vagy teljesen tünetmentesen vészelik át a betegséget. Többször megismételt teszteléssel párosítva a vírusterhelés annak meghatározásában is segíthet, hogy egy adott páciensnél milyen a fertőzés lefutása. Ez pedig az egészségügyi személyzetet segítheti annak megbecslésében, hogy a fertőzés mely stádiumában van éppen a beteg, és mennyi időre van még szüksége a felépüléséhez.
Fluoreszkáló molekula és mikroszkóppá alakított okostelefon
A jelenlegi PCR, vagyis polimeráz láncreakción alapuló tesztek egyik hátránya, hogy elvégzésükhöz valójában DNS-mintára van szükség. Ehhez képest a koronavírus örökítőanyaga RNS-alapú, így ezt a laborvizsgálatot végzőknek az első lépésben DNS-re kell konvertálniuk, majd a második lépésben el kell végezniük egy génamplifikációt, hogy a vírus kimutatásához elegendő DNS álljon rendelkezésre. Mindehhez képzett szakemberekre, specifikus reagensekre és megfelelő laboratóriumi felszerelésre van szükség, ez pedig jelentősen növeli a teszteredményekhez szükséges időt.
A kutatók ezért kezdtek el kísérletezni a CRISPR technológiával, amely kitűnően képes azonosítani a genetikai örökítőanyagot. Az efféle génszerkesztési eljárások alkalmazásához eddig szintén a vírusok RNS-anyagának dezoxiribonukleinsavvá alakítására volt szükség, az új megközelítés azonban kihagyja a konverziót és a génamplifikációs lépést is.
Ennek megvalósításához a kutatócsoport a DNS-t felismerő és szétbontó Cas9 fehérje helyett az RNS-t felismerő Cas13 fehérjét használta. Az új tesztelési eljárásban a Cas13 proteint egy fluoreszkáló jelzőmolekulával kombinálták, és ezt keverték össze a páciens orrváladék-mintájával, amelyet aztán egy okostelefonhoz kapcsolódó eszközbe helyeztek. Ha a minta tartalmazta a SARS-CoV-2 vírus örökítőanyagát, akkor a Cas13 aktiválódott és átvágta a jelzőmolekulát, amely ezt fluoreszkálással jelezte. Ekkor az okostelefon gyakorlatilag mikroszkóppá változtatott kamerája érzékelte a fényjelzést, és képernyőjén is kijelezte, hogy a teszteredmény pozitív.
Az eredményhez szükséges idő pedig attól függ, mekkora a mintában a vírus koncentrációja. A kutatók eredményei azt mutatták, hogy az eszköz 5 percen belül pontosan detektálta a vírus jelenlétét a klinikai relevanciájú vírusterhelést mutató mintákban, míg azokban az esetekben, ahol a koronavírus nagyon kis mennyiségben volt jelen, körülbelül 30 percre volt szüksége.
A jövő vírustesztje?
Melanie Ott, a Gladstone Virológiai Intézet igazgatója és a tanulmány egyik vezető szerzője szerint az egyszerűbb vírusdetektálási módszer az okostelefon mikroszkóppá alakított kamerájával párosítva lényegesen csökkenti a vírus kimutatáshoz szükséges időt, és a módszer macerás laboratóriumi eszközöket sem igényel. Sőt, a teszt mennyiségi méréseket is lehetővé tesz, nem csupán pozitív-negatív eredmény közlésére alkalmas. A kutatók szerint a technológia pedig számos mobiltelefontípusra alkalmazható.
Az új CRISPR-alapú tesztelés nem csupán gyors, hanem mindenkinek elérhető és akár otthon is elvégezhető eljárást jelenthetne, sőt a jövőben a SARS-CoV-2 víruson kívül más, légzőszervi megbetegedést okozó kórokozók esetén is használható lenne. Ezen kívül az okostelefonokra és azokon keresztül a felhőbe kerülő eredményeken keresztül a kontaktkutatást és az epidemiológiai kutatásokat is segíthetné.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten:
Ha olyan emailt kapsz, ami otthoni PCR-tesztet ígér 7900 forintért, kezdhetsz gyanakodni
Úgy két hete bukkantak fel a neten azok a magyar nyelvű hirdetések, amelyek gyanúsan olcsó, otthon elvégezhető, laborvizsgálat nélküli PCR-teszteket kínálnak. A reklámok a katalán Policlínica Barcelonára hivatkozva azt ígérik, hogy gyorsan, várakozás és sorban állás nélkül 99 százalékos bizonyossággal kiderül a tesztből, hogy az ember fertőzött-e. Az ajánlat sajnos túl szép ahhoz, hogy igaz legyen.
Egyszerre több ezer vírustesztet képes gyorsan elvégezni egy új molekuláris diagnosztikai eszköz
Az új, genetikai módszer mintánként mindössze két pipettacseppnyi anyagot igényel, és a vírus RNS-ének kivonásától számítva csak 8 óra kell az eredményhez.
Tudományos dráma a génszerkesztés körül: miért ez a két tudós kapott Nobel-díjat a CRISPR/Cas9 feltalálásáért?
Egyszer még filmre vihetik a legreménytelibb génszerkesztési eljárás történetét, amelyben nagy egyetemek és tőkeerős cégek feszülnek egymásnak a szabadalomért egészen a mai napig. Az eljárás kidolgozásáért többen igényt tarthattak volna a Nobel-díjra, Emmanuelle Charpentier és Jennifer Doudna mégis megérdemelten vitte el a pálmát.