Бывают открытия, которые кардинально меняют ход вещей. Одна из таких технологий — это CRISPR-Cas, или, как её образно называют, «генетические ножницы». В 2020 году исследователи, заявившие, что бактериальную систему можно использовать для целевого редактирования генома, получили «нобелевку». Сейчас многие учёные по всему миру совершенствуют механизм работы с генами и ищут новые способы его применения. В Политехе создали платформу на основе CRISPR-Cas, которая поможет быстро и достоверно выявлять широкий спектр инфекционных заболеваний.
Повторим принцип «генетических ножниц»
CRISPR-Cas — это природная система защиты бактерий от вирусов. В ходе борьбы за выживание бактерии выработали много защитных механизмов и хранят в своем геноме ДНК вирусов.
Когда вирус попадает внутрь клетки, она сопоставляет ДНК этого вируса со всеми другими ДНК-вирусов, которые в ней хранятся. И в случае, если клетка распознает знакомый вирус, Cas-белок разрезает его ДНК, благодаря чему заражение не происходит. Технологии CRISPR-Cas применяют в генной терапии для редактирования «поврежденных» генов.
Новый метод диагностики инфекций
Ученые Политеха разработали метод выявления инфекционных заболеваний, основанный на тактике защиты, которую используют бактерии. В своем исследовании они запрограммировали Cas-белок на определение вируса SARS-CoV-2. Однако метод можно настроить на любое инфекционное заболевание.
В диагностической системе используются флуоресцентные зонды, которые цветом сигнализируют, что белок Cas12 распознал генетический материал вируса в пробе.
Этот метод не требует специализированного оборудования и высококвалифицированного персонала: в смесь реагентов добавляется проба и при постоянной температуре в одной пробирке происходит выявление инфекции.
«Большинство используемых на сегодняшний день методов диагностики дороги, требуют наличия специализированного оборудования, а также сравнительно длительного времени для получения результатов. Кроме того, результаты тестирования могут оказаться ложноположительными или ложноотрицательными. В зависимости от способа и условий тестирования частота ложноотрицательных результатов составляет от 2% до 58%. Такие результаты необходимо минимизировать, чтобы избежать неконтролируемого распространения заболевания. Использование систем CRISPR-Cas повышает чувствительность диагностики, что позволяет повысить достоверность результата», — комментирует руководитель проекта, к.б.н., научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии Наталия Морозова.
В диагностической платформе использован метод рекомбиназной полимеразной амплификации (РПА), позволяющий увеличивать количество генетического материала в образце при комнатной температуре, что повышает эффективность выявления патогенов. Сейчас в России отсутствуют производители коммерческих наборов для проведения РПА. И это исследование — шаг к тому, чтобы закрыть нишу отечественными аналогами.
📌 Проект выполнен в рамках программы «Приоритет 2030».
Подписывайтесь на канал «Теория большого Политеха», чтобы следить за появлением технологий, которые меняют наш мир!
Читайте о других актуальных исследованиях в текстах: