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Tecnologia di CRISPR mobilizzata per la diagnosi rapida COVID-19

Un gruppo di autori dagli Stati Uniti ha pubblicato uno studio in biotecnologia della natura del giornale scientifico in cui hanno descritto ad un approccio basato CRISPR CAS per la diagnosi rapida ed accurata dell'infezione di coronavirus 2 di sindrome respiratorio acuto severo (SARS-CoV-2) - senza l'esigenza dell'infrastruttura complessa del laboratorio.

3D che rende modificare del DNA di Crispr. Credito di immagine: Nathan Devery/Shutterstock
Rilevazione di CRISPR-Cas12-based di SARS-CoV-2 - 3D che rende modificare del DNA di Crispr. Credito di immagine: Nathan Devery/Shutterstock

Anche se una maggioranza dei casi di malattia di coronavirus (COVID-19) durante il mese iniziale dell'epidemia era originaria di nuovo alla città di Wuhan in provincia cinese Hubei, l'aumento d'avanzamento nei casi universalmente ora è determinato dalla trasmissione della comunità locale. Quindi, i test diagnostici rapidi per individuare la presenza di SARS-CoV-2 sono indubbiamente un bisogno urgente di salute pubblica.

Nelle pandemie e negli scoppi precedenti, la mancanza di rapida, le convenienti e prova diagnostica molecolare accurata ha ostacolato la risposta di salute pubblica alle minacce virali emergenti. Tuttavia, questo volta possiamo avere il vantaggio, poichè la CRISPR-tecnologia recentemente inventata rappresenta la probabilità senza precedenti di rimodellamento della sorveglianza epidemiologica.

“Le pandemie principali e le epidemie su grande scala del mezzo secolo passato tutti sono state causate dai virus zoonotici,„ spiegano gli autori del documento di biotecnologia della natura. “Un metodo diagnostico che può adattarsi prontamente per individuare l'infezione dai virus emergenti è necessario urgentemente,„ aggiungono.

La potenza di ingegneria genetica

In questo nuovo studio, un gruppo di autori affiliati con l'università di California San Francisco, Mammoth Biosciences Inc., i sistemi diagnostici di UCSF-Abbott ed il centro virale di scoperta ed il ministero della California della salute pubblica, hanno riferito lo sviluppo di una prova di portata laterale rapida, semplice ed accurata di CRISPR-Cas12-based per individuare SARS-CoV-2 in tamponi respiratori.

Con l'uso dominante dell'ingegneria genetica, i sistemi di CRISPR-CAS sono stati regolato per uso in esseri umani. Ora stanno adattando e migliorandi ad un passo notevole, permettendo a modificare coscienzioso basicamente di tutta la molecola del RNA o del DNA nell'organismo. Di conseguenza, nel 2016 i sistemi di CRISPR-CAS in primo luogo sono stati usati per individuare gli acidi nucleici per i sistemi diagnostici molecolari.

Coronavirus novello SARS-CoV-2: Questa immagine del microscopio elettronico a scansione mostra SARS-CoV-2 (oggetti rotondi dell

Coronavirus novello SARS-CoV-2: Questa immagine del microscopio elettronico a scansione mostra SARS-CoV-2 (oggetti rotondi dell'oro) che emerge dalla superficie delle celle coltivate in laboratorio. SARS-CoV-2, anche conosciuto come 2019-nCoV, è il virus che causa COVID-19. Il virus indicato è stato isolato da un paziente nel credito degli Stati Uniti: NIAID-RML

Oggi, una pletora di riusciti a approcci basati CRISPR CAS per diagnosticare e diagnosticare le varie malattie contagiose e non infettive è stata aperta la strada a. Tale modificare di CRISPR-CAS del rivoluzionario ha la tendenza sparsa più ulteriormente nel dominio dei sistemi diagnostici molecolari e sostituisce d'oro standard corrente - reazione a catena della polimerasi o PCR - in molte applicazioni.

Per sviluppare questa prova novella, i ricercatori hanno combinato la tecnologia di CRISPR-Cas12 DETECTR con l'amplificazione isotermica; l'accuratezza risultante era comparabile alla PCR inversa quantitativa corrente usata della trascrizione (qRT-PCR) individuare SARS-CoV-2. Tuttavia, può usare i protocolli sistematici ed i reagenti “disponibili immediatamente„ disponibili nel commercio senza l'esigenza di strumentazione costosa del laboratorio richiesta da qRT-PCR.

I metodi detti precedentemente dell'amplificazione isotermica sono particolarmente cruciali per gli approcci diagnostici molecolari nelle regioni isolate ed in laboratori che mancano del personale specialmente formato. Eppure, il metodo non è senza sfide, principalmente collegate allo scarsa qualità del campione clinico quando la sensibilità/specificità della prova può essere compromessa.

Alternativa più veloce, gli stessi risultati

L'approccio diagnostico per SARS-CoV-2 sostenuto in questo studio è stato convalidato con l'uso dei campioni clinici dai pazienti negli Stati Uniti come pure ha inventato i campioni di riferimento. C'erano 36 oggetti di studio con l'infezione COVID-19 e 42 oggetti con altre infezioni respiratorie virali. Ed i risultati pubblicati sono incoraggianti.

“La nostra alla analisi basata CRISPR di DETECTR fornisce una rappresentazione e l'alternativa più veloce all'analisi in tempo reale di centri per il controllo e la prevenzione delle malattie SARS-CoV-2 RT-PCR degli Stati Uniti, con accordo premonitore positivo di 95% ed accordo premonitore negativo di 100%„, autori di studio delinea nel documento.

Alcuni vantaggi cruciali del loro approccio sopra qRT-PCR non comprendono l'amplificazione isotermica del segnale (che prevenga l'esigenza del thermocycling), il tempo complessivo rapido, il singolo obiettivo del nucleotide (che aumenti la specificità della prova), l'integrazione con i formati di segnalazione convenienti come pure esigenza dell'infrastruttura complessa del laboratorio.

Trasformazione del campo dei sistemi diagnostici molecolari

I casi riferiti dell'infezione asintomatica e della trasmissione successiva in pazienti con COVID-19 aumentano significativamente il gruppo di persone che dovrebbero essere schermate. Inoltre, i titoli virali in pazienti ospedalizzati possono oscillare quotidiano (senza qualsiasi correlazione a severità di malattia), mentre una singola prova di qRT-PCR della quantità negativa non esclude l'infezione con SARS-CoV-2.

Le prove quale l'analisi di DETECTR riferita in questo studio sono favorevoli ripetere la prova periodica dei campioni pazienti. Ecco perché la convalida clinica di questo metodo diagnostico (in risposta ad orientamento di cambiale recente dagli Stati Uniti Food and Drug Administration) è in corso nei laboratori CLIA-certificati di microbiologia.

“Il tempo speso per sviluppare e convalidare questa analisi di SARS-CoV-2 DETECTR (che è di meno di due settimane per SARS-CoV-2) indica che questa tecnologia può essere mobilizzata rapidamente per diagnosticare le infezioni dai virus zoonotici emergenti„, studio crea lo stato nel documento.

In conclusione, lo sviluppo futuro alle delle cartucce basate microfluidic trasportabili ed i reagenti liofilizzati per eseguire l'analisi hanno potuto permettere alla prova di punto-de-cura fuori del laboratorio diagnostico clinico - quali le cliniche, i pronto soccorsi locali, gli aeroporti ed altre posizioni. a strumenti diagnostici basati CRISPR possono trasformare drammaticamente il campo dei sistemi diagnostici molecolari, rendente li accessibili ed accessibili basicamente dovunque nel mondo.

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Dr. Tomislav Meštrović

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Dr. Tomislav Meštrović

Dr. Tomislav Meštrović is a medical doctor (MD) with a Ph.D. in biomedical and health sciences, specialist in the field of clinical microbiology, and an Assistant Professor at Croatia's youngest university - University North. In addition to his interest in clinical, research and lecturing activities, his immense passion for medical writing and scientific communication goes back to his student days. He enjoys contributing back to the community. In his spare time, Tomislav is a movie buff and an avid traveler.

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