دانشمندان برای تشخیص سریع و دقیقSARS-CoV-2 ، یک دستگاه آزمایشگاه روی کاغذ را ابداع کردند

18ژوئن 2021 - تیمی از دانشمندان دانشگاه کانکتیکات در آمریکا، یک فناوری "آزمایشگاه روی کاغذ یا Lab On Paper"با هزینه کم برای تشخیص سریع و آسان سندرم تنفسی حاد کروناویروس 2 (SARS-CoV-2)ابداع کرده اند. این تحقیق اخیراً در ژورنال انجمن سلطنتی شیمی Lab on a Chipمنتشر شده است.

عامل بیماری زای سندرم حاد تنفسی کرونا ویروس 2(SARS-CoV-2) ، کرونا ویروس 2019(COVID-19) ، است که یک RNAویروسپوشش داراز خانواده کرونا ویروسهای بتا است.SARS-CoV-2به عنوان یک ویروس تنفسی، در درجه اول به دستگاه تنفسی فوقانی حمله کرده و به تدریج به دستگاه تنفسی تحتانی گسترش می یابد و باعث عفونت خفیف تا شدید می شود.

واکنش زنجیره ای رونویسی پلیمراز- معکوس مبتنی برتقویت RNA ویروسی(RT-PCR)، به عنوان روش استاندارد طلایی تشخیص COVID-19 در نظر گرفته می شود. با این حال، با وجود دقت بالا، RT-PCR  به دلیل زمان طولانی چرخه کار، همیشه برای تشخیص انبوهی از مواردSARS-CoV-2  در سطح جامعه مناسب نیست. در مقابل، آزمایش آنتی ژن علی رغم زمان چرخه کار کوتاه تر، و انجام سریع تر تا حد زیادی دقت پایین تری دارد. بنابراین، برای مدیریت بهتر بیماری همه گیرCOVID-19، توسعه فناوری های تشخیصی سریع و با دقت بالا که می تواند برای تشخیص عفونت SARS-CoV-2 مورد استفاده قرار گیرد، ضروری است.

فناوری آزمایشگاه روی کاغذ

در این مطالعه، دانشمندان یک دستگاه خودکار "آزمایشگاه روی کاغذ" برای تشخیص ژنmultiplex  کرونا ویروس 2 ساختند. این روش که ترکیبی ازRT-RPA  و CRISPR–Cas12a detection[1] است، می تواند به طور همزمان ژن های نوکلئوپروتئین و اسپایک SARS-CoV-2 را در یک نمونه ی سواب تنفسی تشخیص دهد. به عنوان یک کنترل داخلی، دستگاه از ژن housekeeping RNAse P انسانی استفاده می کند.

با توجه به مزایای احتمالی، این دستگاه قادر است 102 نسخه RNA ویروسی را در عرض یک ساعت تشخیص دهد. از آنجاییکه به طور همزمان دو ژن ویروسی به جای یک ژن واحد را شناسایی می کند، انتظار می رود این دستگاه اطلاعاتی با دقت بالا ارائه دهد. علاوه بر این، به دلیل تکنیک عملیاتی ساده و آسان، آزمایش با این دستگاه می تواند توسط هر یک از متخصصان مراقبت های بهداشتی انجام شود، که آن را برای تشخیص عفونت SARS-CoV-2 در مقیاس بزرگ در سطح جامعه مناسب می کند.

روش کار

برای تعیین عملکرد این دستگاه، دانشمندان 21 سواب بینی را از بیماران جمع آوری کردند. آنها با استفاده از کیت های موجود در بازار، این نمونه ها را برای جداسازی و خلوص اسیدهای نوکلئیک پردازش کردند. پس از آن، اسید نوکلئیک آماده شده را به غشای کاغذی مبتنی بر سلولز که در دستگاه برای تشخیص عفونتSARS-CoV-2 استفاده می شود، منتقل کردند. نتایج بدست آمده از دستگاه با نتایج حاصل از آزمایش RT-PCR معمولی، قابل مقایسه بود.

فناوریCRISPR به کار رفته در این دستگاه یک فناوری ویرایش ژن بسیار حساس و خاص است که می تواند با هدف قرار دادن و برش بخشهای خاصی از اسید نوکلئیک، مانند بخشهایی از DNA یاRNA ، ژنوم موجود زنده را تغییر دهد.

در روش آزمایش روی کاغذ، CRISPR ابتدا ژن های نوکلئوپروتئین و اسپایک SARS-CoV-2 را پیدا کرده و سپس آنها را برش می دهد. با این برش، یک سیگنال فلورسنت روی کاغذ دستگاه تولید می شود که نشان دهنده نتیجه آزمایش مثبت است. علاوه بر این، این دستگاه به منظور تأیید کیفیت نمونه و قابلیت اطمینان نتیجه، ژن   housekeeping RNAse Pانسان را تشخیص می دهد.

مزایای بالقوه

غشای کاغذی مخصوص مبتنی بر سلولز که در دستگاه استفاده می شود، ماهیت آب دوست دارد. به دلیل این خاصیت، این کاغذ می تواند نمونه هایی را که حاوی اسیدهای نوکلئیک هستند، منتقل کند. این یک مزیت برجسته است زیرا این آزمون می تواند پس از بارگذاری نمونه به طور خودکار انجام شود. علاوه بر این، به دلیل فرمولاسیون های خاص، این کاغذ با واکنش بیوشیمیایی مورد نیاز CRISPR برای تعیین و برش ژن های ویروسی تداخل نمی کند. این مزیت خطر نتایج منفی / مثبت کاذب را به شدت کاهش می دهد.

با انتخاب ژنهای خاص مورد نظر، می توان از این دستگاه برای شناسایی سایر عوامل بیماریزا، از جمله ویروس نقص ایمنی انسانی(HIV) ، ویروس پاپیلومای انسانی (HPV) یا ویروس آنفلوانزا استفاده کرد.

دانشمندان قبلاً از طریق خدمات تجاری سازی فناوری دانشگاه کانکتیکات برای ثبت اختراع موقت این اختراع اقدام کرده اند. آنها در حال حاضر به دنبال یک شریک صنعتی برای تجاری سازی دستگاه و گسترش کاربری آن هستند.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20210618/Scientists-develop-low-cost-lab-on-paper-device-for-rapid-and-accurate-detection-of-SARS-CoV-2.aspx