Диагностика большинства вирусных инфекций сегодня требует использования специализированных анализов, сложного оборудования и достаточного количества электричества.
Все эти ресурсы ограничены в развивающихся странах, и в них же чаще всего происходят вспышки опаснейших заболеваний.
Исследователи по всему миру активно изучают потенциал технологии CRISPR, в том числе диагностический. Согласно последним исследованиям, тесты, основанные на этой методике, могут быть простыми, быстрыми и эффективными. А главное, они не требуют ресурсов, в которых ограничено здравоохранение стран третьего мира.
Так, учёные из Нигерии тестируют новый диагностический инструмент для выявления лихорадки Ласса. Только в 2019 году заболевание унесло десятки жизней в этой стране, и прогнозы относительно распространения инфекции неутешительны.
Тем временем специалисты из США и Гондураса проверяют, насколько хорошо инструмент CRISPR обнаруживает другие вирусы – возбудители лихорадки денге, лихорадки Зика, а также папилломавирусы человека, связанные с развитием рака. А их коллеги из Демократической Республики Конго надеются при помощи новой диагностической стратегии выявлять вирус Эбола.
Поясним, что инновационная методика, о которой идёт речь, основана на способности CRISPR выслеживать специфические генетические фрагменты конкретного вируса или штамма. К примеру, в случае с лихорадкой Ласса это РНК соответствующего вируса, Lassa mammarenavirus.
Важно отметить, что в данном случае используется не прославленный многими работами фермент Cas9, а его «собрат» – Cas13. Последний работает на уровне РНК, а не ДНК (а у многих вирусов именно молекула РНК является носителем генетической информации).
Обнаружив генетическую последовательность, которая является мишенью, фермент Cas13 разрезает ей, а затем начинает «шинковать» все молекулы РНК вокруг без разбора. Такое «поведение» вредит при редактировании генов, зато оно прекрасно подходит для диагностики, потому что соответствующие изменения станут хорошим сигналом для медиков.
Принцип работы Cas13 послужил основой для нового диагностического инструмента под названием SHERLOCK, о котором мы подробно рассказывали. Ещё в 2017 году тест доказал свою эффективность при работе с образцами мочи, слюны и крови пациентов.
Стоит отметить, что изначально учёные добавили к системе обнаружения особую РНК, которая при разрушении ферментом начинает светиться. Теперь же они усовершенствовали методику, добавив молекулы РНК, которые сигнализируют о том, что были разрезаны нуклеазой Cas13, немного другим способом. Они запускают формирование тёмной полосы на фрагменте бумаги, и это служит сигналом для медиков, что CRISPR обнаружил свою цель. Такой анализ напоминает обычный тест на беременность, проводимый в домашних условиях.
В настоящее время исследователи из Нигерии проверяют эффективность нового теста. Они используют его на образцах, полученных от пациентов, которым лихорадка Ласса уже была диагностирована при помощи широко распространённого лабораторного метода – полимеразной цепной реакции (ПЦР).
Сразу отметим, что эта методика проигрывает тесту SHERLOCK по многим параметрам. Последний дешевле и занимает вдвое меньше времени (два часа против четырёх в случае с ПЦР). Обе методики требуют затрат электричества на этапе обработки полученных образцов, однако SHERLOCK не так чувствителен к перебоям в электроснабжении, как ПЦР.
Другие CRISPR-тесты, разработанные учёными, используют иные ферменты Cas с различными свойствами. К примеру, для выявления вируса папилломы человека используется белок Cas12a, который, как и Cas13, «шинкует» свою цель, но работает с ДНК, а не РНК.
Кроме того, перспективными выглядят ещё два кандидата – белки Cas14 и CasX. Последний, к слову, ещё и претендует на звание нового «главного редактора» генов.
Если новые подходы продемонстрируют свою эффективность, они смогут помочь в раннем выявлении широкого спектра вирусных инфекций. Это поможет избежать вспышек опасных заболеваний и спасти жизни многих людей.
Правда, медики в развивающихся странах опасаются экономических препятствий. Но разработчики инновационных технологий обещают максимально быстро лицензировать свои инструменты и сделать их доступными для систем здравоохранения даже самых бедных стран.
Автор: Юлия Воробьева