شبکه های DNA به طور موثر پروتئین اسپایک را هدف قرار می دهند و ویروس COVID-19 را در سطوح بسیار پایین شناسایی می کنند



شبکه‌های کوچک بافته شده از رشته‌های DNA می‌توانند پروتئین اسپیک ویروس را که باعث COVID-19 می‌شود، به دام بیاندازند، ویروس را برای یک آزمایش تشخیصی سریع و در عین حال حساس روشن می‌کنند – و همچنین مانع از آلوده کردن سلول‌ها به ویروس می‌شوند و مسیر احتمالی جدیدی را برای ضد ویروسی باز می‌کنند. درمان، بر اساس یک مطالعه جدید.

محققان دانشگاه ایلینویز Urbana-Champaign و همکارانش توانایی شبکه‌های DNA برای شناسایی و ممانعت از COVID-19 در کشت‌های سلولی انسان را در مقاله‌ای که در مجله انجمن شیمی آمریکا منتشر شد، نشان دادند.

زینگ وانگ، سرپرست این مطالعه، پروفسور مهندسی زیستی و شیمی در ایلینویز، گفت: «این پلتفرم حساسیت PCR و سرعت و هزینه کم آزمایش‌های آنتی‌ژن را ترکیب می‌کند». ما به چند دلیل به آزمایش هایی مانند این نیاز داریم. یکی آماده شدن برای بیماری همه گیر بعدی. دلیل دیگر ردیابی اپیدمی های ویروسی در حال انجام است – نه تنها کروناها، بلکه سایر ویروس های کشنده و اقتصادی مانند HIV یا آنفولانزا.

DNA بیشتر به دلیل خواص ژنتیکی خود شناخته شده است، اما همچنین می تواند به ساختارهای نانومقیاس سفارشی تا شود که می توانند عملکردهایی را انجام دهند یا به طور خاص مانند پروتئین ها به ساختارهای دیگر متصل شوند. شبکه‌های DNA که گروه ایلینویز توسعه دادند برای اتصال به پروتئین اسپایک کرونا – ساختاری که از سطح ویروس بیرون می‌آید و به گیرنده‌های سلول‌های انسانی متصل می‌شود تا آنها را آلوده کند، طراحی شده‌اند. پس از اتصال، شبکه ها سیگنال فلورسنتی را منتشر می کنند که می تواند توسط یک دستگاه ارزان قیمت در حدود 10 دقیقه خوانده شود.

محققان نشان دادند که شبکه‌های DNA آنها به طور موثری پروتئین اسپایک را هدف قرار می‌دهد و می‌تواند ویروس را در سطوح بسیار پایین، معادل حساسیت تست‌های PCR استاندارد طلایی که ممکن است یک روز یا بیشتر طول بکشد تا نتایج یک آزمایشگاه بالینی را نشان دهد، شناسایی کنند.

وانگ گفت که این تکنیک چندین مزیت دارد. نیازی به آماده سازی یا تجهیزات خاصی ندارد و می توان آن را در دمای اتاق انجام داد، بنابراین تنها کاری که کاربر انجام می دهد این است که نمونه را با محلول مخلوط کرده و آن را بخواند. محققان در مطالعه خود تخمین زدند که این روش برای هر آزمایش 1.26 دلار هزینه دارد.

وانگ گفت: «یکی دیگر از مزایای این اقدام این است که می‌توانیم کل ویروس را که هنوز هم عفونی است، تشخیص دهیم و آن را از قطعاتی که ممکن است دیگر عفونی نباشند، تشخیص دهیم. این نه تنها به بیماران و پزشکان درک بهتری از عفونی بودن آنها می‌دهد، بلکه می‌تواند مدل‌سازی و ردیابی شیوع‌های فعال در سطح جامعه را تا حد زیادی بهبود بخشد، از جمله از طریق فاضلاب.

علاوه بر این، شبکه‌های DNA از گسترش ویروس در کشت‌های سلول زنده جلوگیری می‌کنند و فعالیت ضد ویروسی با افزایش اندازه داربست شبکه DNA افزایش می‌یابد. وانگ گفت که این به پتانسیل ساختارهای DNA به عنوان عوامل درمانی اشاره دارد.

وانگ می‌گوید: «من این ایده را در همان ابتدای همه‌گیری برای ساختن یک پلتفرم برای آزمایش و همچنین برای مهار همزمان داشتم. بسیاری از گروه‌های دیگر که روی مهارکننده‌ها کار می‌کنند سعی می‌کنند کل ویروس یا قسمت‌هایی از ویروس را که دسترسی به آنتی‌بادی‌ها را فراهم می‌کنند، بپوشانند. این خوب نیست، زیرا شما می‌خواهید بدن آنتی‌بادی‌ها را تشکیل دهد. آنتی بادی ها همچنان می توانند به ویروس دسترسی داشته باشند.”

به گفته وانگ، پلت فرم شبکه DNA را می توان با سایر ویروس ها تطبیق داد و حتی آن را مالتی پلکس کرد تا یک آزمایش واحد بتواند چندین ویروس را شناسایی کند.

وانگ گفت: “ما در حال تلاش برای توسعه یک فناوری یکپارچه هستیم که می تواند به عنوان یک پلتفرم plug-and-play استفاده شود. ما می خواهیم از میل اتصال بالا، محدودیت کم تشخیص، هزینه کم و آماده سازی سریع سنسورهای DNA استفاده کنیم.” .

مؤسسه ملی بهداشت این کار را از طریق برنامه شتاب سریع تشخیص پشتیبانی کرد. محققان به کار از طریق برنامه RADx برای کشف و تسریع کاربردهای بالینی برای پلت فرم شبکه DNA ادامه خواهند داد.

وانگ همچنین به آزمایشگاه میکرو و نانوتکنولوژی هولونیاک و موسسه زیست شناسی ژنومیک کارل آر ووز در ایلینوی وابسته است.

منبع:

دانشگاه ایلینوی در اوربانا شامپاین

مرجع مجله:



منبع