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Dépistage rapide de SARS-CoV-2 avec les tests diagnostique basés sur CRISPR portatifs de téléphone portable

Un grand groupe de chercheurs des Etats-Unis rapportés développant une analyse basée sur CRISPR sans amplification de téléphone portable pour le dépistage direct du coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de syndrôme respiratoire aigu sévère des écouvillons nasaux. Leur papier de pointe est actuellement disponible sur le serveur de prétirage de medRxiv*.

Une pandémie persistante de la maladie de coronavirus (COVID-19) provoquée par SARS-CoV-2 a surgi en partie en raison des défis de recenser les vecteurs symptomatiques, asymptomatiques, et presymptomatic du virus - ayant pour résultat la spire avec leur isolement retardé et propagation de maladie globale massive.

L'étalon-or diagnostique actuel est la réaction en chaîne inverse quantitative de transcription-polymérase (Droite-qPCR), qui est fiable et très utilisée pour examiner des buts. Cependant, la situation aux Etats-Unis montre un arriéré significatif, avec 31% de l'ACP basé sur écouvillon nasal vérifie rendre nécessaire plus de quatre jours pour traiter.

Ce seul fait, ajouté à un affaiblissement rapide potentiel de l'immunité après l'infection naturelle, met en valeur le besoin de rapid, les options de contrôle de remarque-de-soins qui peuvent également sûrement trouver le matériel génétique SARS-CoV-2.

À cet égard, la diagnose virale peut tirer bénéfice d'une stratégie bactérienne couronnée de succès pour détruire les bactériophages entrants (c.-à-d., les virus qui attaquent des bactéries) et pour établir une mémoire immunologique, qui est connue comme CRISPR. Ce dernier peuvent être exploités pour le dépistage couronné de succès et rapide de SARS-CoV-2.

Pour réaliser la sensibilité élevée requise afin de tester, les stratégies diagnostiques du courant CRISPR se fondent principalement sur la pré-amplification de l'acide ribonucléique d'objectif (ARN) pour le dépistage suivant par une protéine de Cas.

Dans une étude neuve et passionnante, un grand organisme de recherche rapporté la validation de principe d'une analyse diagnostique rapide de CRISPR-Cas13a-based pour le dépistage direct de l'ARN SARS-CoV-2.

Schéma de l
Schéma de l'ARN obligatoire complexe d'un objectif du crRNA de Cas13a (beige) - RNP (rouge) (noir), ayant pour résultat l'activation du domaine de nucléase de HEPN (indiquée par des ciseaux). Sur la reconnaissance d'objectif et l'activation de RNP, Cas13a fend aléatoirement un journaliste tremper-fluorophore d'ARN, tenant compte du dépistage de fluorescence comme proxy pour l'ARN d'activation et d'objectif de Cas13a. (b) Schéma SARS-CoV-2 du gène du nucleocapsid (n), et l'emplacement correspondant de chaque région d'espaceur de crRNA.

Optimiser un dispositif diagnostique compact

Afin d'atteindre cet objectif, les chercheurs ont dû la première fois optimiser l'activation Cas13 par le choix rigoureux des composés d'ARN de CRISPR, ainsi que développer un système de dépistage sensible et transportable de fluorescence pour cette analyse nouvelle.

La simplicité de l'approche a été expliquée en mesurant la fluorescence avec un appareil-photo de téléphone portable dans un dispositif bourré de fins, consisté en le bloc optique bon marché de foudre et de ramassage de laser.

Les chercheurs ont également combiné des composés d'ARN de CRISPR et de Cas13 (crRNAs) ce ARN de l'objectif SARS-CoV-2 pour améliorer la sensibilité et la spécificité des solutions diagnostiques proposées. Ils également ont directement mesuré la charge virale en utilisant la cinétique d'enzymes.

Schéma de deux RNPs différent grippant à l
Schéma de deux RNPs différent grippant à l'emplacement différent du même ARN SARS-CoV-2, menant au clivage de l'ARN journaliste et fluorescence accrue.

Plusieurs avances principales

Une avance principale de cette approche est une démonstration couronnée de succès de la façon dont ces combinaisons des crRNAs peuvent augmenter la sensibilité du dépistage direct de Cas13a en comprenant plus de Cas13a (qui est un sous-type du détail CRISPR-Cas13) selon l'ARN d'objectif.

« En combinant les crRNAs multiples pour augmenter l'activation de Cas13a et en analysant le changement de la fluorescence au fil du temps plutôt que seulement la fluorescence de point final, nous pouvons réaliser le dépistage de l'ARN viral SARS-CoV-2 de ~100 copies/µL dans un délai de 30 mn », expliqué les auteurs d'étude. « Nous également avons correctement recensé tous les échantillons SARS-CoV-2 patients positifs essayés dans un délai de 5 mn », ils ajoutons.

Une autre avance principale est la possibilité pour traduire le signe fluorescent en charges virales directement. À la différence des analyses diagnostiques précédentes basées sur la technologie de CRISPR, celle-ci n'exige pas la pré-amplification du génome viral. En d'autres termes, en trouvant directement l'ARN viral (sans manipulations complémentaires), nous obtenons des mesures quantitatives d'ARN au lieu de résultat positif/négatif simple et binaire.

Et naturellement, une facette importante complémentaire est qu'un dispositif basé sur téléphone mobile simple peut exactement indiquer l'analyse de direct-dépistage, évitant le besoin de lecteur encombrant de plaque de laboratoire. Ce concept a été déjà essayé dans des approches diagnostiques moléculaires précédentes, principalement amplification isotherme boucle-assistée.

Schéma de microscope basé sur téléphone mobile pour le dépistage de fluorescence montrant des composantes de ramassage d
Schéma de microscope basé sur téléphone mobile pour le dépistage de fluorescence montrant des composantes de ramassage d'illumination et d'image (laissées). Illustration du dispositif assemblé utilisé pour la collecte des informations et l'image d'échantillon prises par l'appareil-photo de téléphone portable après utilisation d'une analyse de Cas13a (droite).

Rapide, portatif et précis

« Ici nous montrons à cela le dépistage direct de l'ARN SARS-CoV-2 avec CRISPR-Cas13a et les offres d'un téléphone portable une option prometteuse pour le rapid, contrôle de remarque-de-soins », récapitulent des auteurs d'étude en cet article prometteur de medRxiv.

Les appareils-photo de téléphone portable sont devenus des outils extrêmement sensibles, que (avec le GPS, la connectivité, et les capacités informatiques) les ont transformés en dispositifs attrayants pour le diagnostic de la maladie de remarque-de-soins, particulièrement dans des régions d'inférieur-moyen.

Combiné avec la quantification basée sur téléphone mobile, nous pouvons réellement voir le potentiel dans cette approche d'activer rapidement, portable, précis, et les options bonnes marchées pour l'examen critique des remarque-de-soins SARS-CoV-2 s'efforce.

Allant vers l'avant, le dépistage direct par Cas13a (conformément au petit groupe en cet article) peut être rapidement modifié pour viser le prochain virus respiratoire apparaissant - si tout va bien à temps d'aider à raccourcir un écart global et une pandémie potentiellement dévastatrice différente.

Avis *Important

le medRxiv publie les états scientifiques préliminaires qui pair-ne sont pas observés et ne devraient pas, en conséquence, être considérés comme concluants, guident la pratique clinique/comportement relatif à la santé, ou traité en tant qu'information déterminée.

Journal reference:
  • Direct detection of SARS-CoV-2 using CRISPR-Cas13a and a mobile phone Parinaz Fozouni, Sungmin Son, María Díaz de León Derby, Gavin J Knott, Carley N Gray, Michael V D'Ambrosio, Chunyu Zhao, Neil A Switz, G. Renuka Kumar, Stephanie I Stephens, Daniela Boehm, Chia-Lin Tsou, Jeffrey Shu, Abdul Bhuiya, Max Armstrong, Andrew Harris, Jeannette M Osterloh, Anke Meyer-Franke, Charles Langelier, Katherine S Pollard, Emily D Crawford, Andreas S Puschnik, Maira Phelps, Amy Kistler, Joseph L DeRisi, Jennifer A Doudna, Daniel A Fletcher, Melanie Ott medRxiv 2020.09.28.20201947; doi: https://doi.org/10.1101/2020.09.28.20201947
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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