Срочные новости раздела
Российские ученые создали платформу для экспресс-тестов нового поколения на основе CRISPR-Cas12

Российские ученые создали платформу для экспресс-тестов нового поколения 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.

© Aleksandr V.Ivanov et al./Biosensors and Bioelectronics

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.

Белок Cas12 в комплексе с гидовой РНК распознает ДНК-мишень в пробе, сверяя ее последовательность с гидовой РНК — аналогично тому, как в бактериальной клетке проводится сверка с данными о ранее встреченных вирусах. Затем комплекс CRISPR-Cas12 разрезает ДНК-мишень и приобретает способность многократно расщеплять любые одноцепочечные ДНК. Используя одноцепочечные ДНК с присоединенной меткой (ДНК-зонд), можно регистрировать высвобождение этой метки, например, с помощью мембранного теста. В результате весь процесс тестирования протекает без сложного оборудования и с минимальными действиями оператора, что позволяет его проводить во внелабораторных условиях. Однако в ранее предлагавшихся разработках нерасщепленный ДНК-зонд также связывался тестом, что могло искажать результаты анализа.

Для преодоления этой трудности авторы работы создали биосенсор, в котором на носителе закреплен зонд, состоящий из ДНК-части (одноцепочечной ДНК с флуоресцеиновой меткой) и белковой части (мышиные антитела против флуоресцеиновой метки). Активированный ДНК-мишенью белок Cas12 разрезает зонд. Высвобожденная конструкция (репортер) детектируется иммунохроматографическими тест-полосками благодаря специфическому связыванию антитела с антимышиными антителами, расположенными на мембране и на поверхности золотых наночастиц. Платформа получила название DIRECT2 (сокращенно от DNA-Immunoglobulin Reporter Endonuclease Cleavage Test).

«Предложенный нами формат анализа позволяет напрямую связывать на мембране только расщепленный ДНК-зонд. Интенсивность окрашивания определяется концентрацией в пробе искомого патогена, в состав которого входит ДНК-мишень. Модульная структура платформы DIRECT2 позволяет развивать ее, адаптируя к различным задачам диагностики и улучшая характеристики анализа», — поясняет первый автор статьи Александр Иванов, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории иммунобиохимии ФИЦ Биотехнологии РАН.

Статья опубликована в журнале Biosensors and Bioelectronics Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Биологи Московского университета выяснили, что активные формы кислорода контролируют прорастание пыльцы и оплодотворение цветковых растений. Такие молекулы крайне охотно окисляют различные
подробнее...

Ученые эксперимента ALICE на Большом Адроном Коллайдере произвели первые в истории науки прямые наблюдения за так называемым эффектом «конуса смерти», который представляет собой проявление теории
подробнее...

Исследовательская группа под руководством ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) описала возможный биологический механизм, связывающий два заболевания, при котором рак молочной
подробнее...

Американские ученые выяснили, как небольшие генетические изменения позволили электрическим рыбам развить электрические органы. Открытие может помочь исследователям определить генетические мутации,
подробнее...

Работа примерно половины антибиотиков основана на том, что они подавляют активность рибосом, синтезирующих необходимые для жизни клетки белки. Однако рибосомы у грибков и человека очень похожи,
подробнее...

Коллаборация исследователей при участии специалистов Международной лаборатории биоинформатики НИУ ВШЭ представила новый способ борьбы с трудноизлечимой меланомой. Ученые обнаружили, что одна из форм
подробнее...

Немецкие физики применили технику времяпролетной визуализации к вырожденному атомному ферми-газу в оптической ловушке для исследования механизма образования атомами куперовских пар. Спаривание
подробнее...

Исследователи из Бостонского колледжа (США) обнаружили новую частицу — так называемую аксиальную моду Хиггса. Материалы, содержащие эту частицу, могут служить квантовыми датчиками для оценки других
подробнее...

Палеонтологи изучили покровы хорошо сохранившегося экземпляра пситтакозавра и обнаружили у него пупочный рубец (фактически пупок), как у некоторых крокодилов и ящериц. Это первая находка пупка среди
подробнее...

Физики превратили пару кристаллов времени в искусственный кубит с эффектом обратной связи и исследовали его динамику. Сами кристаллы представляли собой магнонные конденсаты, сформированные в жидком
подробнее...

Команда ученых из ВШЭ, Сколтеха, МПГУ, МИСИС создала нанофотонный микрофлюидный сенсор, потенциально применимый для диагностики, сопровождения и оценки эффективности лечения онкологических
подробнее...

Биоинформатики ИТМО разработали сервис для анализа клеточного метаболизма — биохимических реакций, отвечающих за жизнедеятельность клеток, — Shiny GATOM. В отличие от аналогов предложенный инструмент
подробнее...

Сингапурские физики сообщили о первом успешном пленении нейтральных атомов индия в магнитооптической ловушке. Для этого они использовали их лазерное охлаждение с метастабильного состояния. В
подробнее...

Коллаборация MicroBooNE подвела итоги нескольких лет работы по проверке гипотезы о том, что причиной аномального сигнала детектора MiniBooNe стал избыток электронных нейтрино. Три разные группы
подробнее...

Ученые Института математических проблем биологии РАН (Пущино) провели компьютерное исследование структурных и физических свойств самоорганизующихся пептидных нанотрубок на основе дипептида
подробнее...

Научная группа из Сколтеха и Сеченовского университета напечатала на 3D-принтере образцы из пористого сплава железа и кремния — создатели считают этот материал перспективным для дизайна костных
подробнее...

Международный коллектив, объединивший исследователей из разных областей, среди которых и антрополог МГУ, исследовал ДНК из семи захоронений кыргызстанских кладбищ Кара-Джигач и Бурана, где,
подробнее...

Новое исследование британских ученых раскрывает механизм, с помощью которого гены, кодирующие подмножество длинных некодирующих РНК, взаимодействуют с соседними генами, регулируя развитие и функцию
подробнее...