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La plataforma nueva tiene potencial de descubrir muchos biomarkers enfermedad-relacionados en apenas una prueba

La mayoría de los diagnósticos moleculares convencionales descubren generalmente solamente un único biomarker enfermedad-relacionado. Los grandes ejemplos son las pruebas de la polimerización en cadena usadas actualmente para diagnosticar COVID-19 descubriendo una serie específica de SARS-CoV-2.

Tales supuestos métodos del singleplex ofrecen resultados seguros porque “se calibran” a un único biomarker. Sin embargo, la determinación de si infectan a un paciente con una nueva variante SARS-CoV-2 o un patógeno totalmente diverso requiere el sondeo para muchos diversos biomarkers al mismo tiempo.

Los científicos del instituto de Helmholtz para la investigación ARN-basada de la infección (HIRI) y de la universidad de Julio Maximilians (JMU) en Würzburg ahora han pavimentado la manera para totalmente una nueva plataforma diagnóstica con el LEOPARDO. Es un método CRISPR-basado que es altamente multiplexable, con el potencial de descubrir una variedad de biomarkers enfermedad-relacionados en apenas una prueba.

Cómo el LEOPARDO trabaja

El LEOPARDO, que representa “tracrRNAs dirigidos Leveraging y DNAs en el blanco para la detección paralela del ARN,” se basa en encontrar que el corte de la DNA por Cas9 se podría conectar a la presencia de un ácido ribonucleico específico (ARN). Este eslabón permite que el LEOPARDO descubra mucho RNAs inmediatamente, abriendo las oportunidades para la detección simultánea de RNAs de virus y de otros patógeno en una muestra paciente.

El estudio publicado hoy en “ciencia” fue iniciado por la ranura Beisel, profesor en JMU y el líder del grupo de investigación en HIRI, y profesor Cynthia Sharma del instituto de JMU de la biología molecular de la infección (IMIB). “Con el LEOPARDO, tuvimos éxito en descubrir fragmentos del ARN a partir de nueve diversos virus, 'dice Beisel. “Podíamos también distinguir SARS-CoV-2 y una de sus variantes en una muestra paciente mientras que confirma que cada muestra cerco correctamente del paciente.”

Fondo

CRISPR-Cas9 se conoce principalmente como herramienta biomolecular para corregir del genoma. Aquí, la función CRISPR-Cas9 como las tijeras moleculares que cortan la DNA específica ordena. Estas mismas tijeras son utilizadas naturalmente por las bacterias para cortar la DNA asociada a los virus invasores.

Si corrige los genomas o elimina virus, el corte Cas9 es dirigido por la guía RNAs. La guía RNAs encontrado en bacterias debe emparejar con un ARN separado llamado el tracrRNA. Los pares de fuerzas del ARN entonces pueden trabajar con Cas9 para dirigir el corte de la DNA.

Un descubrimiento inesperado

El tracrRNA fue pensado para emparejar solamente con la guía RNAs que venía del sistema antivirus. Sin embargo, los científicos de Würzburg descubrieron que el tracrRNA emparejaba con el otro RNAs, girándolos en la guía RNAs.

Cuando exploramos para RNAs que ataba a Cas9 en nuestro Campylobacter modelo del organismo, encontramos asombrosamente que descubrimos no sólo la guía RNAs, pero también otros fragmentos del ARN en la célula que parecía la guía RNAs. El tracrRNA emparejaba con estos RNAs, dando por resultado la guía “no-canónica” RNAs que podría dirigir el corte de la DNA por Cas9.”

Cynthia Sharma, silla, biología molecular II, instituto de la infección de la biología molecular de la infección

Sharma es también portavoz del centro de investigación para las enfermedades de la infección (ZINF) en JMU. Los emplear diagnósticos de la plataforma del LEOPARDO este descubrimiento. “Imaginamos cómo reprogramar los tracrRNAs para decidir qué RNAs se convierte en guía RNAs,” decimos Beisel.

“Vigilando un equipo de igualar DNAs, podemos determinar qué RNAs estaba presente en una muestra basada en qué DNAs consiga el corte. Como parte del pandémico en curso, el LEOPARDO podría permitir que un doctor imagine si infectan al paciente con SARS-CoV-2, si es una variante única, y si la muestra fue recogida o necesita correctamente ser relanzada--todos en una prueba.”

En el futuro, el funcionamiento del LEOPARDO podía empequeñecer incluso pruebas multiplexadas de la polimerización en cadena y otros métodos. “La tecnología tiene el potencial de revolucionar diagnósticos médicos no sólo para las enfermedades infecciosas y las resistencias antibióticos, pero también para el cáncer y las enfermedades genéticas raras,” dice a Oliverio Kurzai, director del instituto de JMU de la higiene y de la microbiología, que ofreció las muestras pacientes para el estudio.

“El trabajo destaca el colaborativo excelente e investigación interdisciplinaria que ocurre aquí en Würzburg,” dice Jörg Vogel, director de IMIB y de HIRI, una instalación común de JMU con el centro de Helmholtz para la investigación de la infección en Brunswick. El “LEOPARDO demuestra impresionante que podemos revestir el espectro completo de la investigación punta complementaria en Würzburg, de los fundamentales de la investigación del ARN a los usos clínicos.”

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.