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: