El equipo que presentó por primera vez la herramienta de diagnóstico rápida, económica y altamente sensible basada en CRISPR llamada SHERLOCK ha mejorado enormemente la potencia de la herramienta, y ha desarrollado una prueba de papel en miniatura que permite ver los resultados a simple vista, sin la necesidadpara equipos caros.
El equipo de SHERLOCK desarrolló una tira de papel simple para mostrar los resultados de la prueba para una única firma genética, tomando prestada de las señales visuales comunes en las pruebas de embarazo. Después de sumergir la tira de papel en una muestra procesada, aparece una línea que indica si la molécula objetivo eradetectado o no
Esta nueva característica ayuda a allanar el camino para el uso en el campo, como durante un brote. El equipo también ha aumentado la sensibilidad de SHERLOCK y ha agregado la capacidad de cuantificar con precisión la cantidad de objetivo en una muestra y probar múltiples objetivos a la vez.En conjunto, estos avances aceleran la capacidad de SHERLOCK de detectar de forma rápida y precisa las firmas genéticas, incluidos los patógenos y el ADN tumoral, en las muestras.
Descrito hoy en ciencia , las innovaciones se basan en la versión anterior del equipo de SHERLOCK abreviatura de Desbloqueo específico del reportero de alta sensibilidad y se suman a un campo de investigación creciente que aprovecha los sistemas CRISPR para usos más allá de la edición de genes. El trabajo, dirigido por investigadores del Broad Institutede MIT y Harvard y el Instituto de Tecnología de Massachusetts, tiene el potencial de un efecto transformador en la investigación y la salud pública global.
"SHERLOCK proporciona un método de diagnóstico económico, fácil de usar y sensible para detectar material de ácido nucleico, y eso puede significar un virus, ADN tumoral y muchos otros objetivos", dijo el autor principal Feng Zhang, miembro del instituto centralen el Instituto Broad, investigador en el Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro en el MIT, y el Profesor James y Patricia Poitras en Neurociencia en el MIT. "Las mejoras de SHERLOCK ahora nos dan aún más información de diagnóstico y nos acercan a una herramienta que se puede implementaren aplicaciones del mundo real "
Los investigadores mostraron previamente la utilidad de SHERLOCK para una gama de aplicaciones. En el nuevo estudio, el equipo usa SHERLOCK para detectar ADN tumoral libre de células en muestras de sangre de pacientes con cáncer de pulmón y detectar virus Zika y dengue sintéticos simultáneamente, además deotras demostraciones
resultados claros en una tira de papel
"La nueva lectura de papel para SHERLOCK le permite ver si su objetivo estaba presente en la muestra, sin instrumentación", dijo el coprimer autor Jonathan Gootenberg, un estudiante graduado de Harvard en el laboratorio de Zhang, así como el laboratorio del miembro del instituto Broad CoreAviv Regev. "Esto nos acerca mucho más a un diagnóstico listo para el campo".
El equipo visualiza una amplia gama de usos para SHERLOCK, gracias a su versatilidad en la detección de objetivos de ácido nucleico ". La tecnología demuestra el potencial para muchas aplicaciones de atención médica, incluido el diagnóstico de infecciones en pacientes y la detección de mutaciones que confieren resistencia a los medicamentos o causan cáncer, perotambién se puede utilizar para aplicaciones industriales y agrícolas donde los pasos de monitoreo a lo largo de la cadena de suministro pueden reducir el desperdicio y mejorar la seguridad ", agregó Zhang.
Lo básico
En el núcleo del éxito de SHERLOCK se encuentra una proteína asociada a CRISPR llamada Cas13, que puede programarse para unirse a una pieza específica de ARN. El objetivo de Cas13 puede ser cualquier secuencia genética, incluidos genomas virales, genes que confieren resistencia a los antibióticos en bacterias,o mutaciones que causan cáncer. En ciertas circunstancias, una vez que Cas13 localiza y corta su objetivo especificado, la enzima entra en sobremarcha, cortando indiscriminadamente otro ARN cercano. Para crear SHERLOCK, el equipo aprovechó esta actividad "fuera del objetivo" y la convirtió en suventaja, diseñar el sistema para que sea compatible con ADN y ARN.
El potencial de diagnóstico de SHERLOCK se basa en hebras adicionales de ARN sintético que se utilizan para crear una señal después de la escisión. Cas13 cortará este ARN después de que llegue a su objetivo original, liberando la molécula de señalización, lo que da como resultado una lectura que indica la presenciao ausencia del objetivo.
Detectando múltiples objetivos
La plataforma SHERLOCK ahora se puede adaptar para probar múltiples objetivos. SHERLOCK inicialmente solo podía detectar una secuencia de ácido nucleico a la vez, pero ahora un análisis puede dar señales fluorescentes para hasta cuatro objetivos diferentes a la vez, lo que significa que hay menos muestrase requiere que se ejecute a través de paneles de diagnóstico. Por ejemplo, la nueva versión de SHERLOCK puede determinar en una sola reacción si una muestra contiene Zika o partículas de virus del dengue, que causan síntomas similares en los pacientes. La plataforma utiliza Cas13 y Cas12a anteriormente conocido como Cpf1 enzimas de diferentes especies de bacterias para generar señales adicionales.
aumento de la sensibilidad
La segunda iteración de SHERLOCK también usa una enzima adicional asociada a CRISPR para amplificar su señal de detección, haciendo que la herramienta sea más sensible que su predecesora. "Con el SHERLOCK original, estábamos detectando una sola molécula en un microlitro, pero ahora podemos lograr 100una sensibilidad mayor ", explicó el coautor principal Omar Abudayyeh, un estudiante graduado del MIT en el laboratorio de Zhang en Broad." Eso es especialmente importante para aplicaciones como la detección de ADN tumoral libre de células en muestras de sangre, donde la concentración de su objetivo podría ser extremadamentebajo. Esta próxima generación de características ayuda a hacer de SHERLOCK un sistema más preciso ".
Los autores han puesto sus reactivos a disposición de la comunidad académica a través de Addgene y se puede acceder a sus herramientas de software a través del sitio web del laboratorio Zhang y GitHub.
Este estudio fue apoyado en parte por los NIH otorga 1R01-HG009761, 1R01-MH110049, 1DP1-HL141201, F30 NRSA 1F30-CA210382; la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa otorga HDTRA1-14-1-0006.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Amplio del MIT y Harvard . Original escrito por Karen Zusi. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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