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Les chercheurs de MIT développent une analyse moléculaire pour trouver de sous-picomolar niveaux du domaine récepteur-grippant de SARS-CoV-2

Une équipe de recherche au MIT a développé une analyse moléculaire pour trouver de sous-picomolar niveaux du domaine récepteur-grippant de protéine de pointe de SARS-CoV-2 (S-RBD) utilisant les radiophares de calcul validés de peptide dans un dépistage en pas à pas par la production d'un signe de fluorescence. L'équipe a relâché leurs découvertes sur le serveur de prétirage de bioRxiv*.

Les tests diagnostique le plus généralement appliqués pour le coronavirus 2 (SARS-CoV-2), les agents causaux de syndrôme respiratoire aigu sévère de la maladie 2019 (COVID-19) de coronavirus, sont les méthodes basées sur inverses de réaction en chaîne de transcription-polymérase (RT-PCR) - avec des limites de dépistage (LoD) de 102 -103 ARNs copies/ml, qui est environ 1-10 ARNs (aM) attomolar en volume de test.

Étude : Sous-Picomolar dépistage de SARS-CoV-2 RBD par l

Cependant, les tests de RT-PCR sont laborieux, exigeant l'isolement d'acide nucléique, la purification, et les étapes de traitement chers. Ceci augmente le temps de basculement du dépistage et le coût de contrôle. Tandis que d'autres technologies basées sur CRISPR et amplification boucle-assistée pour la diagnose existent, la diagnose rapide de remarque-de-soins pour trouver SARS-CoV-2 peut accélérer le combat pour régler les manifestations de l'infection.

Dans une étude récente, les chercheurs de Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont conçu les radiophares moléculaires, utilisant le modèle profond-apprenant de protéine, qui s'allument à de sous-picomolar concentrations extrêmement sensibles du SARS-CoV-2 RBD (domaine récepteur-grippant). Les fonctionnements de radiophare comme contact conformationnel : continue en présence du RBD viral en produisant un signe de fluorescence l'utilisation d'une paire de fluorophore-extincteur.

Les radiophares forment un hétérodimère contenant deux peptides ensemble, avec un ligand obligatoire entre eux pour trouver la présence de S-RBD.

Faute de S-RBD (HORS CIRCUIT), les radiophares de peptide adoptent une conformation fermée qui s'ouvre si attachée au S-RBD, et la paire de fluorophore-extincteur aux deux extrémités des cheminées de hétérodimère produit un signe de fluorescence (EN CIRCUIT).

Les chercheurs ont expliqué que deux radiophares de candidat, C17LC21 et C21LC21, peuvent trouver le RBD avec des limites de dépistage (LoD) dans la sous-picomolar gamme.

Notre objectif éventuel est d'intégrer ces radiophares optimisés dans les microscopes de fluorescence totaux miniaturisés de réflexion (TIRF) interne, qui fournissent la sensibilité exquise en excitant des fluorophores actuels dans la proximité de nanomètre de la surface de dispositif, produisant les rapports élevés de signe-à-mouvement propre et activant le dépistage rapide et ultra-sensible de SARS-CoV-2, » a dit les chercheurs.

Ici, les chercheurs ont utilisé le mécanisme du transfert d'énergie de résonance de Forster (FRET), où le rendement du transfert d'énergie entre le fluorophore et l'extincteur est proportionnel à leur distance spatiale. La présence ou l'absence du S-RBD entraîne un petit changement de la distance spatiale entre les deux armes de radiophare, changeant rigoureusement le rendement de FRETTE.

Ainsi, ceci affecte la puissance de tranche de temps fluorescente du fluorophore. L'augmentation du signe de fluorescence est proportionnelle à la quantité du présent de S-RBD. Les chercheurs ont employé les paires utilisées généralement de fluorophore-extincteur : isothiocyanate de fluorescéine (FITC) et [(N, N-diméthylaminés) benzoyle de phenylazo 4] (DABCYL), respectivement.

Les chercheurs ont de calcul sélecté les candidats de radiophare de peptide (C13LC21, C17LC21, et C21L21) qui sont avec succès entrés au bassin le S-RBD séparant les deux armes de radiophare qui renferment le fluorophore et l'extincteur, branchant à la conformation.

Après cette confirmation, ils expérimental ont vérifié ces modèles de radiophare de trois peptides pour la capacité obligatoire avec S-RBD en cellules humaines et pour la réaction de dépistage in vitro. Ils ont observé que le C17LC21 a montré la sensibilité la plus élevée vers S-RBD avec un lod du fM presque 20 (Kd = 1,615 × 10)−12, suivi de C21LC21 ayant un lod de fM 400 (Kd = 6,766 × 10)−13.

Ils ont conclu que le C17LC21 et le C21LC21 pourraient trouver la présence de S-RBD avec la sous-picomolar sensibilité et l'activité hétérospécifique inférieure. De ce fait motivant l'application de ces radiophares moléculaires pour le dépistage rapide de SARS-CoV-2.

Ce travail « présente un cas d'utilisation pour les outils d'apprentissage profonds actuels pour la prévision de structure des protéines dans un pipeline de modèle de protéine, » a dit les chercheurs. Ils ont expliqué ceci en utilisant une approche hybride des outils de modélisation de pointe de protéine pour le modèle moléculaire de radiophare. Suivi avec la validation expérimentale robuste, ce modèle moléculaire de radiophare sert de plate-forme puissante pour combattre COVID-19 et dangers viraux apparaissants de contrat à terme.

Les chercheurs écrivent :

Dans cette étude, utilisant les outils d'apprentissage profonds existants pour la prévision de structure des protéines et les suites de modélisation basées sur énergie, nous avons conçu et avons vérifié un ensemble de radiophares moléculaires qui peuvent efficace gripper au S-RBD et relâchent un signe de fluorescence par l'intermédiaire de la FRETTE, activant de sous-picomolar niveaux de dépistage. »

L'intégration de ces radiophares de peptide dans les détecteurs optiques, tels que les microscopes miniatures de TIRF, peut ramener le lod au sous-femtomolar niveau, de ce fait fournissant un rapid, la plate-forme diagnostique de remarque-de-soins pour SARS-CoV-2, les chercheurs envisagent.

avis *Important

le bioRxiv 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:
Dr. Ramya Dwivedi

Written by

Dr. Ramya Dwivedi

Ramya has a Ph.D. in Biotechnology from the National Chemical Laboratories (CSIR-NCL), in Pune. Her work consisted of functionalizing nanoparticles with different molecules of biological interest, studying the reaction system and establishing useful applications.

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    Dwivedi, Ramya. (2021, June 08). Les chercheurs de MIT développent une analyse moléculaire pour trouver de sous-picomolar niveaux du domaine récepteur-grippant de SARS-CoV-2. News-Medical. Retrieved on September 26, 2021 from https://www.news-medical.net/news/20210608/MIT-researchers-develop-a-molecular-assay-to-detect-sub-picomolar-levels-of-the-SARS-CoV-2s-receptor-binding-domain.aspx.

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