Можно ли через смартфон обнаружить коронавирус

Исследователи разрабатывают портативное устройство, которое дает быстрые и точные результаты тестирования с помощью обычной камеры смартфона. Оценивая количество вирусных частиц в образцах, устройство также может определять прогресс заражения.

Недавний опрос в Соединенных Штатах показал, что для получения окончательного результата лабораторного теста на SARS-CoV-2 после мазка из носа требуется в среднем 4 дня.

Лабораторные тесты на SARS-CoV-2, вирус, вызывающий COVID-19, намного более надежны, чем быстрые тесты на месте. Они используют метод, называемый полимеразной цепной реакцией (ПЦР), для амплификации мизерных количеств вирусного генетического материала в образце.

Но тесты отнимают много времени, что увеличивает риск передачи вируса, пока люди ждут результатов своих исследований из лаборатории.

В новом тесте используется другая технология под названием CRISPR, которая, по мнению исследователей, может надежно обнаружить РНК или генетический материал SARS-CoV-2 без предварительной его амплификации.

Это означает, что можно не только обнаружить присутствие вируса, но и оценить количество вирусных частиц, что является хорошим индикатором развития инфекции.

Технология, удостоенная Нобелевской премии.

CRISPR, который ученые в основном используют для редактирования генов, получил Нобелевскую премию по химии 2020 года для своих создателей, Эмануэль Шарпантье и Дженнифер А. Дудна.

Около двух лет назад Дудна в сотрудничестве со своими коллегами из Института Дж. Дэвида Гладстона в Сан-Франциско, Калифорния, начала работу над новым приложением CRISPR для тестирования на ВИЧ.

В январе 2020 года, когда стала очевидной глобальная угроза вспышки COVID-19, они переключились на разработку теста на SARS-CoV-2 с использованием той же технологии.

В их устройстве, размером не больше коробки из-под обуви, используется разновидность CRISPR под названием CRISPR-Cas13a.

Cas13a - это фермент, расщепляющий молекулы РНК. Объединив его с полоской «направляющей РНК», ученые могут нацелить его на контрольную последовательность в РНК конкретного вируса.

Исследователи используют несколько направляющих РНК, которые связываются с разными частями вирусной РНК, чтобы повысить точность теста.

Связывание с последовательностями-мишенями активирует фермент, который затем расщепляет любые молекулы РНК поблизости.

Чтобы обеспечить видимый сигнал о том, что Cas13a обнаружил свою целевую последовательность, исследователи добавили в смесь зонд на основе РНК. Зонд излучает флуоресцентный свет, когда активированный фермент расщепляет его.

Камера телефона.

Детектор содержит лазер для освещения образца и линзу для фокусировки любого излучаемого флуоресцентного света. Камера телефона, расположенная над объективом, регистрирует интенсивность излучаемого света.

Используя образцы РНК SARS-CoV-2 различной концентрации, исследователи показали, что устройство может измерять концентрации всего 100 вирусных частиц на микролитр в течение 30 минут.

Устройству потребовалось всего 5 минут, чтобы идентифицировать мазки пациента, в которые ученые добавили РНК SARS-CoV-2.

«Наше исследование показывает, что мы можем очень быстро выполнить детектирующую часть этого анализа, проводя измерения с помощью серийно выпускаемой бытовой электроники», - говорит Дэниел Флетчер, биоинженер из Калифорнийского университета в Беркли и соавтор исследования. «Нам не нужно модное лабораторное оборудование».

Исследователям еще предстоит потрудиться, прежде чем они получат полностью работающее устройство.

Чтобы проверить, работает ли технология в принципе, они использовали предварительно выделенную вирусную РНК. В настоящее время они работают над способом, позволяющим устройству освободить РНК от вируса за один шаг.

Однако их исследования показывают, что камера обычного сотового телефона особенно хорошо работает в качестве молекулярного детектора.

«Один вывод заключается в том, что камера телефона в 10 раз лучше, чем планшет-ридер в лаборатории», - говорит Мелани Отт, соавтор статьи и вирусолог из институтов Гладстона и Калифорнийского университета в Сан-Франциско.

Ранее лаборатория Флетчера помогала разрабатывать телефонные устройства для обнаружения паразитов в крови и других образцах.

Портативное устройство.

Теперь исследователи надеются разработать дешевое портативное устройство, которое аптеки и клиники могли бы использовать для быстрых и точных тестов на SARS-CoV-2. Вероятно, оно будет иметь встроенную камеру мобильного телефона.

В конечном итоге они мечтают разработать устройство для домашнего использования, которое обнаруживало бы не только SARS-CoV-2, но и другие вирусы, например, вызывающие простуду и грипп.

В принципе, любое устройство, использующее ту же технологию CRISPR, можно адаптировать для обнаружения любого вируса.

Авторы пишут:

• «В будущем прямое обнаружение Cas13a, как описано здесь, можно будет быстро изменить, чтобы нацелить на следующий респираторный патоген, который появится, и, надеюсь, вовремя, чтобы помочь сдержать глобальное распространение».



• Они отмечают, что текущее исследование предоставляет только «доказательство концепции» использования CRISPR и технологий мобильных телефонов для обнаружения вирусов. «Потребуется дополнительное время, чтобы полностью перевести эту работу на широко доступное устройство для оказания медицинской помощи», - пишут они.