В ИТМО разработали сверхчувствительный экспресс-тест для быстрого обнаружения коронавируса в домашних условиях

ПЦР-тест — один из самых распространенных и точных методов обнаружения коронавируса. Однако провести тестирование могут только специалисты в медицинском центре, и для этого им требуется определенное оборудование — ДНК-амплификатор. С помощью специальных ферментов на матрице РНК вируса получают ДНК. Затем благодаря ПЦР «размножается» ДНК-копия генетического материала вируса, тем самым увеличивая вероятность найти ее в биоматериале.

Ученые химико-биологического кластера ИТМО уже несколько лет работают над созданием экспресс-теста, который позволит быстро и точно обнаруживать коронавирус (вирус SARS-CoV-2). Ранее исследователи спроектировали наномашину из молекул ДНК с четырьмя специальными «руками». ДНК-система вместе с флуоресцентным субстратом (веществом, излучающим свечение при расщеплении) погружалась в образец с вирусной РНК, которую разворачивала с помощью «рук». Если в РНК содержался вирус, ДНК-система прикреплялась к вирусной части генетического материала и запускала процесс расщепления флуоресцентного субстрата. Появившееся световое излучение сигнализировало, что в РНК содержится вирус SARS-CoV-2.

По словам первого автора исследования, аспиранта химико-биологического кластера ИТМО Зейна Хусейна, чтобы ускорить процесс расщепления флуоресцентного субстрата, ученые добавили к ДНК-наномашине два крючка. Они служат системой доставки сразу для шести молекул флуоресцентного субстрата к вирусной мишени. Такая модификация повысила чувствительность ДНК-системы и сократила время ожидания результатов.

«В предыдущем исследовании мы узнавали результат тестирования в течение трех часов. Теперь время обнаружения сократилось до одного часа. Также мы снизили концентрацию молекул, необходимых для нахождения вируса, — с 26 до 2 pM. Это повысило чувствительность ДНК-наномашины в сравнении с прошлой нашей разработкой. Теперь система определяет ДНК, аналогичную вирусной РНК, и вирусную РНК в 80 и 13 раз точнее», — поясняет Зейн Хусейн.

Предполагается, что разработку ученых можно будет использовать как экспресс-тест для обнаружения коронавируса в домашних условиях. Пока что флуоресцентное световое излучение, сигнализирующее о результатах тестирования, можно увидеть только с помощью специального оборудования — спектрофотометра. Но ученые планируют заменить флуоресцентный субстрат квантовыми точками, чтобы сделать экспресс-тест более простым и доступным в применении. Это исследование поддерживается передовой инженерной школой ИТМО.

«Квантовые точки могут излучать свет, если воздействовать на них ультрафиолетом. Как только мы добавляем к ДНК-системе с квантовыми точками вирусную РНК, сразу замечаем разницу в освещении невооруженным глазом. Нам больше не понадобится спектрофотометр. Мы уже проверили совместимость квантовых точек с нашей разработкой и сейчас пытаемся зафиксировать их на стеклянных слайдах», — рассказывает Ахмед Эльдиб, руководитель лаборатории «Нанотехнологии нуклеиновых кислот», аспирант химико-биологического кластера ИТМО.