Российские учёные создали новую методику экспресс-диагностики

Совместно с иностранными коллегами исследователи российского Университета ИТМО изобрели альтернативу ПЦР-тестам на наличие вирусов или бактерий.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР), изобретённая в 1980-х годах, является одним из основных методов диагностики инфекций. В основе лежит амплификация — многократное удвоение нужного участка ДНК или РНК возбудителя при помощи ферментов в лабораторных условиях. В итоге получается достаточное количество материала.

Однако у этого метода есть недостаток: анализ образцов может проводиться только в лабораториях на дорогостоящем оборудовании. Особенно важен температурный режим — в ПЦР-лабораториях используются специальные приборы, регулирующие температуру на разных этапах копирования фрагментов ДНК или РНК.

Как объяснила сотрудник Международного научного центра SCAMT Университета ИТМО Дарья Горбенко, РНК или ДНК обычно находятся в свёрнутом состоянии и разворачиваются только при высоких температурах. Это осложняет процедуру анализа.

Новый вариант экспресс-диагностики не требует особого оборудования и лабораторных условий, проводится при комнатной температуре, и при этом соответствует ПЦР-тестированию по точности.

По словам Дарьи Горбенко, исследователям удалось «разработать ДНК-машины, которые способны без специальных приборов и нагревания выявлять нужные участки, аналиты РНК, принадлежащие определённым патогенам. ДНК-машины «подбираются к мишени», обхватывают её и заставляют нуклеиновую кислоту развернуться».

ДНК-машины — искусственно созданные биологические молекулы, состоящие из фрагментов ДНК и способные выполнять ряд задач, включая определение целевых нуклеиновых кислот микроорганизмов.

Предложенная учёными ДНК-машина представляет собой небольшую платформу из двухцепочечной нуклеиновой кислоты. К ней подсоединены специальные участки, образно говоря, «руки» — их может быть две, три или даже четыре. Для каждого вируса или бактерии создаётся своя платформа, её достаточно подобрать один раз.

«При наличии в образце искомого патогена машина соединится с аналитом (предметом анализа) и образует особый трёхмерный фрагмент — G-квадруплекс. Свойства этой структуры открывают простор для создания простой и наглядной тест-системы: при добавлении специальных реагентов мы получим цветовой сигнал. В нашем случае образец окрашивается в коричневый цвет», — пояснила Дарья Горбенко.

Пока успешные исследования были проведены на таких возбудителях, как цитомегаловирус (разновидность герпесвирусов), гемофильной палочке, вызывающей поражение органов дыхания, и листерии моноцитогенес — данная бактерия вызывает острые пищевые отравления.

Выяснилось, что созданная учёными ДНК-машина способна выявлять в образцах фрагменты не только одноцепочечных РНК, но и двухцепочечных ДНК.

Новая методика быстрой диагностики была разработана совместно с учеными Университета Центральной Флориды.

На сегодняшний день популярные экспресс-тесты, основанные на выявлении антител эффективны только на поздней стадии заболевания, поскольку основаны на взаимодействии антигена с антителом. Как пояснили исследователи, широко применяемые сейчас экспресс-тесты по методу иммунохроматографического анализа нельзя сравнивать с новой разработкой — белковые тесты не очень точны и позволяют выявлять заболевание только на развившихся стадиях, например, когда белка, принадлежащего данному патогену, накопилось достаточно. Тесты, основанные на детекции ДНК или РНК, могут выявлять присутствие патогена даже на ранних стадиях заболевания.
 Учёные планируют создать компактное устройство точной и быстрой диагностики на ранних стадиях инфицирования, которое можно будет использовать за пределами лабораторий.

Анализ образов на наличие генетического материала патогенов этим способом сейчас занимает около двух-трёх часов, исследователи уверены, что время тестирования в будущем можно уменьшить.

- По точности способ близок к показаниям ПЦР-тестов и является их более доступной альтернативой, — сообщили в пресс-службе Университета ИТМО.

Результаты исследований опубликованы в журнале Chemical Communications.

Источник: https://russian.rt.com/science/article/991971-diagnostika-test-patogeny-dnk