Традиционный подход к тестированию
По мере развития пандемии становиться понятно, что тестирование населения является ключом к остановке распространения вируса. Кроме того, очень важно отслеживать распространение новых вариантов SARS-CoV-2, некоторые из которых могут по-разному реагировать на лечение или вакцины.
Сегодня стандартный подход к диагностике COVID-19, заключается в проведении теста полимеразной цепной реакции (ПЦР) для обнаружения генетического материала вируса SARS-CoV-2 в мазке из носа или горла.
Однако если он дает отрицательный результат, пациенты и врачи не получают никакой информации о том, что могло вызывать симптомы, подобные коронавирусу. Если же образец оказывается положительным, они не узнают, каким именно вариантом COVID-19 инфицирован пациент. Для этого им придется провести по крайней мере еще один тест на большой и дорогой машине для секвенирования генов нового поколения.
Принцип действия NIRVANA
Эту ситуацию может изменить новый тест, разработанный международной командой ученых из США и Саудовской Аравии.[1] Он основан на изотермической рекомбиназной полимеразной амплификации (РПА), в сочетании с секвенированием нанопор в реальном времени.
В отличие от ПЦР, который циклически проходит через более низкие и высокие температуры для разделения цепей ДНК и их копирования, РПА использует белки, а не изменения температуры, чтобы выполнить то же самое всего за 20 минут. Эта технология позволяет исследователям копировать более длинные участки ДНК и одновременно исследовать несколько генов. Именно поэтому новый метод можно использовать для обнаружения не только SARS-CoV-2, но и других вирусов одновременно.
Ученые разработали небольшое портативное устройство, которое может одновременно проверять 96 образцов с помощью анализа РПА. Они назвали его NIRVANA (от «нанопор-секвенирования изотермической быстрой вирусной амплификации для анализа в режиме, близком к реальному времени»).
Ученые разработали NIRVANA для одновременного тестирования образцов на COVID-19, грипп A, аденовирус человека и коронавирус человека, не относящийся к SARS-CoV-2. Всего через 15 минут устройство начинает сообщать как положительные, так и отрицательные результаты, а в течение трех часов завершает тестирование по всем 96 образцам, включая последовательность генетического кода пяти участков SARS-CoV-2, которые особенно склонны к накоплению мутаций, ведущих к появлению новых штамов.
Исследователи протестировали NIRVANA на 10 заведомо положительных образцах SARS-CoV-2, 60 образцах с неизвестным статусом SARS-CoV-2, а также на образцах городских сточных вод, содержащих как вирус SARS-COV-2, так и другие вирусы. Во всех случаях анализ мог правильно определить, какие вирусы присутствовали. Данные секвенирования также позволили им сузить происхождение SARS-CoV-2 в положительных образцах, например, дифференцируя штаммы из Китая и Европы.
Дополнительные преимущества
Клиницисты, использующие новый тест, смогут не только диагностировать COVID-19 за считанные минуты с помощью портативного карманного компьютера, но также смогут одновременно проверять на наличие других вирусов, таких как грипп. В то же время они будут секвенировать вирус, предоставляя ценную информацию о распространении мутаций и новых вариантов COVID-19.
Новый метод дешев, он не требует дорогой инфраструктуры и может быть проведен очень быстро. Благодаря небольшому размеру и портативности NIRVANA его можно использовать для быстрого обнаружения вирусов в школах, аэропортах или портах. Он также может пригодиться для мониторинга сточных вод на наличие новых вирусов. К тому же благодаря гибкому дизайну, метод легко адаптировать к любым другим вирусным патогенам, которые могут спровоцировать новые вспышки инфекционных заболеваний.
Использованы фото Shutterstock/FOTODOM UKRAINE
- Chongwei Bi, Gerardo Ramos-Mandujano, Yeteng Tian, Sharif Hala, Jinna Xu, Sara Mfarrej, Concepcion Rodriguez Esteban, Estrella Nuñez Delicado, Fadwa S. Alofi, Asim Khogeer, Anwar M. Hashem, Naif A.M. Almontashiri, Arnab Pain, Juan Carlos Izpisua Belmonte, Mo Li. Simultaneous Detection and Mutation Surveillance of SARS-CoV-2 and co-infections of multiple respiratory viruses by Rapid field-deployable sequencing. Med, March 31, 2021; DOI: 10.1016/j.medj.2021.03.015
