Công cụ mới thích ứng với công cụ chỉnh sửa gen để chẩn đoán bệnh nhanh chóng và rẻ tiềnMột nhóm các nhà khoa học thuộc Viện MIT và Harvard, Viện McGovern về Nghiên cứu não ở MIT, Viện Kỹ thuật Y khoa và Khoa học tại MIT, và Viện Wyss Institute of Engineering tại Đại học Harvard đã điều chỉnh một protein CRISPR nhằm mục tiêu RNA (chứ không phải DNA) là một công cụ chẩn đoán nhanh chóng, không đắt tiền, có độ nhạy cao với tiềm năng cho một ảnh hưởng chuyển đổi đối với nghiên cứu và sức khoẻ cộng đồng toàn cầu.
 |
| Hệ thống CRISPR / Cas9 được sử dụng để chỉnh sửa, điều chỉnh và nhắm mục tiêu bộ gen. |
Các nhà khoa học chứng minh tính linh hoạt của phương pháp trên một loạt các ứng dụng, bao gồm:
- Phát hiện sự hiện diện của virut Zika trong máu bệnh nhân hoặc mẫu nước tiểu trong vòng vài giờ;
- Phân biệt giữa các trình tự di truyền của các dòng virus Zika của Châu Phi và Hoa Kỳ;
- Phân biệt các loại vi khuẩn cụ thể, ví dụ như E. coli;
- Phát hiện gen kháng thuốc kháng sinh;
- Xác định các đột biến ung thư trong các đoạn DNA không có tế bào mô phỏng; Và
- Nhanh chóng đọc thông tin di truyền của con người, chẳng hạn như nguy cơ bệnh tim, từ một mẫu nước bọt.
Bởi vì công cụ này có thể được thiết kế để sử dụng như là một bài kiểm tra bằng giấy không đòi hỏi phải làm lạnh, các nhà nghiên cứu cho biết nó rất thích hợp cho việc triển khai nhanh và sử dụng rộng rãi bên trong và bên ngoài các thiết lập truyền thống như tại một bệnh viện thực địa trong thời gian bùng nổ , Hoặc một phòng khám nông thôn với sự tiếp cận hạn chế với các thiết bị tiên tiến.
"Điều thú vị là enzyme Cas13a, được xác định ban đầu trong sự hợp tác của chúng tôi với Eugene Koonin để nghiên cứu sinh học cơ bản về miễn dịch của vi khuẩn, có thể được khai thác để đạt được độ nhạy cảm đặc biệt như vậy, nó sẽ mạnh mẽ cho cả khoa học và lâm sàng" Zhang, thành viên viện nghiên cứu chính của Viện Broad, một nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu não McGovern ở MIT, và Giáo sư James và Patricia Poitras, Giáo sư thần kinh học và Phó Giáo sư về Khoa học về trí tuệ và nhận thức và Kỹ thuật Sinh học tại MIT.
Vào tháng 6 năm 2016, Zhang và các cộng sự của ông đã mô tả enzym CRISPR nhắm mục tiêu theo RNA, bây giờ được gọi là Cas13a (trước đây gọi là C2c2) và có thể được lập trình để cắt các trình tự RNA cụ thể trong các tế bào vi khuẩn. Không giống như các enzyme CRISPR nhắm vào DNA (như Cas9 và Cpf1), Cas13a có thể vẫn hoạt động sau khi cắt mục tiêu RNA dự định và có thể biểu hiện hành vi lộn xộn, tiếp tục cắt các RNA không nhắm mục tiêu khác trong một vụ nổ mà các nhà khoa học Zhang lab gọi là "Sự chiết khấu tài sản thế chấp." Trong báo cáo bằng văn bản và bằng sáng chế, nhóm nghiên cứu mô tả một loạt các ứng dụng công nghệ sinh học cho hệ thống, bao gồm việc khai thác sự phân tách RNA và hoạt động bảo đảm đối với nghiên cứu cơ bản, chẩn đoán và điều trị.
Trong một bài báo trên tạp chí Nature vào tháng 9 năm 2016, Jennifer Doudna, Alexandra East-Seletsky, và các đồng nghiệp của họ tại UC Berkeley đã sử dụng hoạt động phá vỡ tài sản thế chấp Cas13a để phát hiện ARN. Tuy nhiên, phương pháp đó yêu cầu sự có mặt của hàng triệu phân tử, và do đó thiếu độ nhạy cần thiết cho nhiều nghiên cứu và ứng dụng lâm sàng.
Phương pháp được báo cáo ngày hôm nay là một triệu lần nhạy cảm hơn. Sự gia tăng này là kết quả của sự hợp tác giữa Zhang và nhóm của ông và thành viên của Viện Broad, Jim Collins, người đã làm việc để chẩn đoán vi rút Zika. Vào năm 2014, Collins và nhóm của ông tại Viện Wyss đã tạo ra một bài kiểm tra tổng hợp nhanh trên giấy cho vi rút Ebola có thể được vận chuyển và lưu trữ ở nhiệt độ phòng. Sau đó, họ cải tiến hệ thống để phát hiện virus Zika, và chứng minh rằng họ có thể tăng độ nhạy cảm của cảm biến bằng cách tăng lượng RNA trong mẫu bằng cách sử dụng mức nhiệt áp thấp.
Làm việc cùng nhau, các đội Zhang và Collins đã có thể sử dụng một quy trình khuếch đại khác nhau, dựa vào cơ thể nhiệt, để tăng mức DNA hoặc RNA trong các mẫu thử nghiệm của họ. Một khi mức độ tăng lên, nhóm nghiên cứu đã áp dụng bước khuếch đại thứ hai để chuyển DNA thành RNA, cho phép họ tăng độ nhạy của CRISPR nhắm mục tiêu theo RNA bằng hàng triệu lần, tất cả đều có công cụ có thể được sử dụng trong bất kỳ môi trường nào.
Collins, Giáo sư Kỹ thuật Sinh học của Viện Công nghệ Massachusetts (Mỹ), và thành viên khoa học của Viện Wyss về Công nghệ Sinh học Lấy cảm hứng từ Sinh học, cho biết: "Giờ đây chúng ta có thể tạo ra cảm biến cho axit nucleic một cách hiệu quả và dễ dàng khi bạn nghĩ đến các ứng dụng nghiên cứu và chẩn đoán" Tại Harvard. "Công cụ này cung cấp độ nhạy cảm có thể phát hiện ra một lượng rất nhỏ ADN ung thư trong một mẫu máu của bệnh nhân, ví dụ như sẽ giúp các nhà nghiên cứu hiểu được cách thức các tế bào ung thư biến đổi theo thời gian.Đối với sức khoẻ cộng đồng có thể giúp các nhà nghiên cứu theo dõi tần suất kháng sinh- Những vi khuẩn kháng thuốc trong quần thể, những khả năng khoa học rất nhanh chóng trở nên rất thú vị ".
Một trong những ứng dụng cấp bách và rõ ràng nhất cho công cụ chẩn đoán mới này sẽ là một chẩn đoán nhanh chóng và quan trọng đối với các vụ bộc phát bệnh truyền nhiễm ở các khu vực nghèo nguồn lực.
Debunk, đồng tác giả và đồng giám đốc của chương trình truyền nhiễm và chương trình vi trùng trên diện rộng nói: "Có rất nhiều sự phấn khích xung quanh hệ thống này. "Vẫn còn rất nhiều việc phải làm, nhưng nếu SHERLOOCK có thể phát triển hết tiềm năng của nó, về cơ bản nó có thể thay đổi chẩn đoán các bệnh truyền nhiễm phổ biến và đang nổi lên."
Pardis Sabeti, đồng tác giả của bài báo nói: "Một điều đặc biệt mạnh mẽ về SHERLOCK là khả năng bắt đầu thử nghiệm mà không cần nhiều công việc thử nghiệm ngược dòng phức tạp và tốn thời gian. Sau vụ dịch Zika đang diễn ra, Sabeti và các thành viên trong phòng thí nghiệm của cô đã làm việc để lấy mẫu, nhanh chóng sắp xếp các bộ gen và chia sẻ dữ liệu để đẩy nhanh nỗ lực bùng nổ dịch. "Khả năng lấy mẫu thô và ngay lập tức bắt đầu chế biến có thể biến đổi chẩn đoán Zika và vô số các bệnh truyền nhiễm khác", bà nói. "Điều này chỉ là khởi đầu."
Nên Nhớ: 
0 nhận xét:
Đăng nhận xét