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La plate-forme nouvelle a le potentiel de trouver beaucoup de biomarqueurs liés à la maladie dans juste un test

La plupart de diagnose moléculaire conventionnelle trouve habituellement seulement un biomarqueur lié à la maladie unique. Les exemples grands sont les tests d'ACP actuel employés pour diagnostiquer COVID-19 en trouvant une séquence spécifique de SARS-CoV-2.

De telles soi-disant méthodes de singleplex fournissent des résultats fiables parce qu'elles « sont étalonnées » à un biomarqueur unique. Cependant, la détermination si un patient est infecté avec une variante SARS-CoV-2 neuve ou un agent pathogène complet différent exige le sondage pour beaucoup de différents biomarqueurs en même temps.

Les scientifiques de l'institut de Helmholtz pour la recherche basée sur ARNs d'infection (HIRI) et de l'université de Jules Maximilians (JMU) dans Würzburg ont maintenant préparé le terrain pour une plate-forme diagnostique complet neuve avec le LÉOPARD. C'est une méthode basée sur CRISPR qui est hautement multiplexable, avec le potentiel de trouver un grand choix de biomarqueurs liés à la maladie dans juste un test.

Comment le LÉOPARD fonctionne

Le LÉOPARD, qui représente « accroître les tracrRNAs et le Sur-objectif conçus ADN pour le dépistage parallèle d'ARN, » est basé sur la constatation que la coupe d'ADN par Cas9 pourrait être liée à la présence d'un acide ribonucléique spécifique (ARN). Cette tige permet au LÉOPARD de trouver beaucoup RNAs immédiatement, ouvrant des opportunités pour le dépistage simultané de RNAs des virus et d'autres agents pathogènes dans un échantillon patient.

Aujourd'hui publié d'étude en la « Science » a été commencé par chasse Beisel, professeur à JMU et à chef d'organisme de recherche à HIRI, et professeur Cynthia Sharma de l'institut de JMU de la biologie moléculaire d'infection (IMIB). « Avec le LÉOPARD, nous avons réussi à trouver des éclats d'ARN de neuf virus différents, 'dit Beisel. « Nous pouvions également différencier SARS-CoV-2 et une de ses variantes dans un échantillon patient tout en confirmant que chaque échantillon a été correctement rassemblé du patient. »

Mouvement propre

CRISPR-Cas9 est principalement connu comme outil biomoléculaire pour la retouche de génome. Ici, fonctionnement CRISPR-Cas9 en tant que ciseaux moléculaires qui ont coupé des séquences d'ADN spécifiques. Ces mêmes ciseaux sont naturellement employés par des bactéries pour couper l'ADN lié aux virus de envahissement.

Si éditant des génomes ou éliminant des virus, la coupe Cas9 est dirigée par le guide RNAs. Le guide RNAs trouvé dans les bactéries doit appareiller avec l'ARN indépendant appelé le tracrRNA. Les couples d'ARN alors peuvent fonctionner avec Cas9 pour diriger la coupe d'ADN.

Une découverte inattendue

Le tracrRNA a été pensé pour appareiller seulement avec le guide RNAs venant du système antiviral. Cependant, les scientifiques de Würzburg ont découvert que le tracrRNA appareillait avec l'autre RNAs, les transformant en guide RNAs.

Quand nous avons recherché RNAs grippant à Cas9 dans notre organisme modèle Campylobacter, nous avons étonnant constaté que nous avons trouvé non seulement le guide RNAs, mais également d'autres éclats d'ARN dans la cellule qui a ressemblé au guide RNAs. Le tracrRNA appareillait avec des ces RNAs, ayant pour résultat le guide « non-canonique » RNAs qui pourrait diriger la coupe d'ADN par Cas9. »

Cynthia Sharma, présidence, biologie moléculaire II, institut d'infection de biologie moléculaire d'infection

Sharma est également un porte-parole du centre de recherche pour les maladies d'infection (ZINF) à JMU. Les constructions diagnostiques de plate-forme de LÉOPARD sur cette découverte. « Nous avons figuré à l'extérieur comment reprogrammer les tracrRNAs pour décider quel RNAs deviennent guide RNAs, » dit Beisel.

« En surveillant un ensemble de correspondre à des ADN, nous pouvons déterminer quel RNAs étaient présent dans un échantillon basé sur quels ADN obtenez la coupure. En tant qu'élément de la pandémie actuelle, le LÉOPARD pourrait permettre à un docteur de figurer à l'extérieur si le patient est infecté avec SARS-CoV-2, si c'est une seule variante, et si l'échantillon a été correctement prélevé ou doit être répété--tous dans un test. »

À l'avenir, le rendement du LÉOPARD a pu rapetisser même les tests multiplexés d'ACP et d'autres méthodes. « La technologie a le potentiel de révolutionner la diagnose médicale non seulement pour des maladies infectieuses et des résistances aux antibiotiques, mais également pour le cancer et les maladies génétiques rares, » dit Oliver Kurzai, directeur de l'institut de JMU de l'hygiène et de la microbiologie, qui a fourni les échantillons patients pour l'étude.

« Le travail met en valeur l'excellent de collaboration et recherche interdisciplinaire ayant lieu ici dans Würzburg, » dit Jörg Vogel, directeur d'IMIB et de HIRI, une installation commune de JMU avec le centre de Helmholtz pour la recherche d'infection à Brunswick. Le « LÉOPARD explique impressionnant que nous pouvons couvrir le large spectre de la recherche tranchante complémentaire dans Würzburg, des connaissances de base de la recherche d'ARN aux applications cliniques. »

Source:
Journal reference:

Jiao, C., et al. (2021) Noncanonical crRNAs derived from host transcripts enable multiplexable RNA detection by Cas9. Science. doi.org/10.1126/science.abe7106.