Платформа для экспресс-тестов на основе CRISPR-Cas12
Развитие молекулярной биологии и биотехнологий позволило создать множество биосенсоров и тестов для диагностики — от быстрых анализов на COVID-19 до экспресс-тестов на патогены, поражающие сельскохозяйственные растения. Ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН создали платформу DIRECT2, которая может дать начало экспресс-тестам нового поколения на основе системы CRISPR-Cas12, и продемонстрировали ее работу на образцах с ДНК Dickeya solani — бактерии, которая поражает сельскохозяйственные растения.
Системы из генного участка CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), накопителя информации о ранее встреченных вирусах, и белка-нуклеазы семейства Cas (CRISPR associated protein) обеспечивают иммунитет бактерий, защищая от повторного заражения теми же вирусами. Программируемость этих систем и высокая специфичность распознавания генетической мишени позволяют использовать их в разработках по редактированию геномов. А в последние годы CRISPR-Cas системы начали применять и в биосенсорах, с высокой чувствительностью распознающих определенные последовательности ДНК или РНК. Российские ученые создали новую платформу, сочетающую CRISPR-Cas технологию, универсальный ДНК-белковый зонд и мембранный экспресс-тест, которая решает задачи бесприборной диагностики лучше существующих аналогов.
«Диагностические системы на основе CRISPR-Cas12 имеют огромный потенциал стать инструментом нового поколения; они крайне чувствительны и специфичны. Мы предложили использовать закрепленный на носителе зонд, состоящий из одноцепочечного участка ДНК и связанного с ним антитела. Фермент Cas12 узнает последовательность ДНК-мишени, расщепляет ДНК в зонде и высвобождает антитело. Для выявления этого антитела используется тест-полоска, окрашивание определенной зоны которой свидетельствует о наличии целевой ДНК в пробе. Специфичность распознавания с помощью CRISPR-Cas12 и визуально распознаваемый сигнал, напрямую зависящий от количества ДНК-мишени, значительно снижают вероятность ошибок тестирования» — рассказал один из авторов работы Борис Дзантиев, профессор, доктор химических наук, заведующий лабораторией иммунобиохимии ФИЦ Биотехнологии РАН.
Принципы работы новой платформы и ее сравнение с другими методами биотехнологи изложены в журнале Biosensors and Bioelectronics.
Фото: ФИЦ Биотехнологии РАН.