Създадоха ДНК машина, която открива различни патогени

ДНК машина, която открива вируси, бактерии и други микроорганизми, опасни за човешкото здраве, създават учени от Националния изследователски университет ИТМО в Русия и Университета в Централна Флорида. Новият метод се различава от познатите PCR тестове по това, че за него не е нужно скъпо оборудване, а резултатът се вижда с очите.

ДНК машината

Научните търсения на учените се фокусират върху откриването на алтернатива на един от най-точните методи за молекулярна диагностика на инфекциозните заболявания какъвто е PCR тестът. Една от причините е, че той изисква скъпо оборудване, лабораторни условия и добре обучен персонал.

Биохимиците от ИТМО успяват да създадат удобен инструмент, за проверка и визуализация на резултатите от изотермичната амплификация.

Един от водещите автори Дария Горбенко, която е част от екипа на Международния изследователски център SCAMT в Университета ИТМО, разказва подробности за разработката.

Сгънатото състояние, в което се намират РНК и ДНК, се променя единствено пир високи температури, а това затруднява откриването на фрагменти.

„Разработихме ДНК машини, които могат да идентифицират желаните места като едноверижна РНК и аналитите на определени патогени. При това го правят без за това да са ужни специални прибори и нагряване. ДНК машините стигат до целта, хващат я и на рактика принуждават нуклеиновата киселина да се разгърне“, казва Дария Горбенко.

ДНК машината представлява малка платформа от двойноверижна нуклеинова киселина. Към нея са свързани специални участъци. Те могат да бъдат два, три или четири.

Такава платформа се създава за всеки патоген. Тя трябва да е устроена по начин, който не допуска кръстосано допълване, тоест не се създават условия за нежелано кръстосване между структурните елементи на ДНК машината и РНК аналита.

>>>ДНК тест успява да идентифицира близо 50 редки болести

Когато търсеният патоген е в пробата, машината осъществява връзка с аналита и образува четириверижна ДНК – G-квадруплекс.

Свойствата на тази структура дават възможност да се създаде проста и визуална тестова система, а след като към нея се прибавят специални реагенти, се получава цветен сигнал.

От вземането на материала и извличането на нуклеинова киселина до образуването на G-квадруплекс и появата на цветния сигнал изминават от 2 до 3 часа. Авторите на изследването смятат, че времето, необходимо за целия процес на тестване с ДНК машината, може да бъде намалено.

Резултатите и бъдещите идеи на екипа

По време на този етап от изследванията учените са осъществили експерименти със синтетични проби и копия на РНК и ДНК.

Описани са резултатите от откриването на една от разновидностите на херпеса – цитомегаловирус, на хемофилус инфлуенце (Haemophilus influenzae), който причинява увреждане на дихателните органи и на листерия моноцитогенис (Listeria monocytogenes) – вид патогенни бактерии, които водят до листериоза.

Едно от неочакваните открития, които правят учените, е, че ДНК машината може да открие не само едноверижна РНК, но и двуверижна ДНК като прави това при стайна температура.

Заради този резултат статията, която е публикувана в списанието Chemical Communications, попада в топ 10 на спешните публикации за 2022 г.

За да обяснят този феномен, в следващите проучвания учените ще се фокусират върху откриването на ДНК копия. Ще работят за увеличаване селективността на ДНК машината, за да стане възможно в разтвор от няколко нуклеинови киселини да открият само една.

Смятат да създадат компактно устройство за използването на метода. Така тестовете ще могат да се правят навсякъде, а не единствено в лаборатория.