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La piattaforma novella ha potenziale di individuare molti biomarcatori in relazione con la malattia in appena una prova

La maggior parte dei sistemi diagnostici molecolari convenzionali individuano solitamente soltanto un singolo biomarcatore in relazione con la malattia. I grandi esempi sono le prove di PCR corrente usate per diagnosticare COVID-19 individuando una sequenza specifica da SARS-CoV-2.

Tali cosiddetti metodi del singleplex forniscono i risultati affidabili perché “sono calibrati„ ad un singolo biomarcatore. Tuttavia, determinare se un paziente è infettato con una nuova variante SARS-CoV-2 o un agente patogeno completamente differente richiede il sondaggio per molti biomarcatori differenti contemporaneamente.

Gli scienziati dall'istituto di Helmholtz per alla la ricerca basata a RNA di infezione (HIRI) e dall'università di Julius Maximilians (JMU) in Würzburg ora hanno aperto la strada per una piattaforma diagnostica completamente nuova con il LEOPARDO. È ad un metodo basato CRISPR che è altamente multiplexable, con il potenziale di individuare vari biomarcatori in relazione con la malattia in appena una prova.

Come il LEOPARDO funziona

Il LEOPARDO, che corrisponde “a fare leva i tracrRNAs e l'Su obiettivo costruiti DNAs per rilevazione parallela del RNA,„ è basato sull'individuazione che il taglio del DNA da Cas9 potrebbe essere collegato alla presenza di acido ribonucleico specifico (RNA). Questo collegamento permette che il LEOPARDO individui molto RNAs immediatamente, aprendo le opportunità per la rilevazione simultanea di RNAs dai virus e da altri agenti patogeni in un campione paziente.

Lo studio pubblicato oggi “nella scienza„ è stato iniziato tramite l'inseguimento Beisel, professore a JMU ed alla guida del gruppo di ricerca a HIRI ed il professor Cynthia Sharma dall'istituto di JMU di biologia molecolare di infezione (IMIB). “Con il LEOPARDO, siamo riuscito a individuare i frammenti del RNA da nove virus differenti, 'dice Beisel. “Potevamo egualmente differenziare SARS-CoV-2 ed una delle sue varianti in un campione paziente mentre confermando che ogni campione è stato raccolto correttamente dal paziente.„

Sfondo

CRISPR-Cas9 principalmente è conosciuto come strumento biomolecolare per modificare del genoma. Qui, la funzione CRISPR-Cas9 come forbici molecolari che tagliano il DNA specifico ordina. Queste stesse forbici sono usate naturalmente dai batteri per tagliare il DNA connesso con i virus d'invasione.

Se modificando i genoma o eliminando i virus, il taglio Cas9 è diretto dalla guida RNAs. La guida RNAs trovato in batteri deve accoppiare con un RNA separato chiamato il tracrRNA. Le coppie del RNA poi possono lavorare con Cas9 per dirigere il taglio del DNA.

Una scoperta inattesa

Il tracrRNA è stato pensato per accoppiare soltanto con la guida RNAs che viene dal sistema antivirale. Tuttavia, gli scienziati di Würzburg hanno scoperto che il tracrRNA stava accoppiando con l'altro RNAs, trasformante li nella guida RNAs.

Quando abbiamo cercato RNAs che lega a Cas9 nel nostro campilobatterio di modello dell'organismo, sorprendente abbiamo trovato che abbiamo individuato non solo la guida RNAs, ma anche altri frammenti del RNA nella cella che ha assomigliato alla guida RNAs. Il tracrRNA stava accoppiando con i questi RNAs, con conseguente guida “non canonica„ RNAs che potrebbe dirigere il taglio del DNA da Cas9.„

Cynthia Sharma, presidenza, biologia molecolare II, istituto di infezione di biologia molecolare di infezione

Sharma è egualmente un portavoce del centro di ricerca per le malattie di infezione (ZINF) a JMU. Le configurazioni diagnostiche della piattaforma del LEOPARDO su questa scoperta. “Abbiamo capito come riprogrammare i tracrRNAs per decidere quali RNAs si trasforma in in guida RNAs,„ diciamo Beisel.

“Riflettendo un insieme dell'accoppiamento del DNAs, possiamo determinare quale RNAs era presente in un campione basato su quale DNAs ottenga il taglio. Come componente della pandemia in corso, il LEOPARDO potrebbe permettere che un medico capisca se il paziente fosse infettato con SARS-CoV-2, se è una variante unica e se il campione correttamente è stato prelevato o deve essere ripetuto--tutti in una prova.„

In futuro, la prestazione del LEOPARDO ha potuto sminuire anche le prove multiplexate di PCR ed altri metodi. “La tecnologia ha il potenziale di rivoluzionare i sistemi diagnostici medici non solo per le malattie infettive e le resistenze a antibiotici, ma anche per cancro e le malattie genetiche rare,„ dice Oliver Kurzai, Direttore dell'Istituto di Igiene di JMU e della microbiologia, che ha fornito i campioni pazienti per lo studio.

“Il lavoro evidenzia il di collaborazione eccellente e ricerca interdisciplinare che ha luogo qui in Würzburg,„ dice Jörg Vogel, Direttore di IMIB e di HIRI, una funzione unita di JMU con il centro di Helmholtz per la ricerca di infezione a Brunswick. “il LEOPARDO dimostra impressionante che possiamo coprire la gamma completa della ricerca di avanguardia complementare in Würzburg, dai fondamenti della ricerca del RNA alle applicazioni cliniche.„

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.