Advertencia: Esta página es una traducción de esta página originalmente en inglés. Tenga en cuenta ya que las traducciones son generadas por máquinas, no que todos traducción será perfecto. Este sitio Web y sus páginas están destinadas a leerse en inglés. Cualquier traducción de este sitio Web y su páginas Web puede ser imprecisa e inexacta en su totalidad o en parte. Esta traducción se proporciona como una conveniencia.

Papel del biosensor visual de CRISPR-Cas12a en la detección de SARS-CoV-2

El pandémico actual de la enfermedad 2019 del coronavirus (COVID-19) es causado por la circulación global del coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de la neumonía asiática, que es altamente transmisible y contagioso. La identificación pronto del virus fue requerida para la prevención epidémica, así como controlando la extensión del virus.

Estudio: Un biosensor visual Smartphone-basado para CRISPR-CAS movió por motor los diagnósticos SARS-CoV-2. Haber de imagen: Fotos/Shutterstock.com del ci

Fondo

La reacción en cadena en tiempo real cuantitativa de polimerasa (qPCR) ha sido el método más popular para la detección de SARS-CoV-2. Hasta la fecha, este método ha sido estandardizado por la Organización Mundial de la Salud (WHO) para la diagnosis de COVID-19.

Recientemente, las repeticiones palindrómicas cortas regularmente interspaced agrupadas (CRISPR), así como los genes CRISPR-asociados (Cas), han demostrado potencial enorme en biosensing. Ciertos sistemas de CRISPR-CAS tales como Cas13a y Cas12a fueron encontrados para realizar actividades no específicas del corte del ácido nucléico al reconocer una serie del objetivo. Esta actividad también se conoce como la actividad de la transporte-hendidura, que llevó a la detección del ácido nucléico con altas sensibilidad y selectividad.

Los avances recientes se han hecho en la detección SARS-CoV-2 usando CRISPR-Cas13a o CRISPR-Cas12a, acoplado con las lecturas fluorescentes de la señal o las lecturas colorimétricas de la señal en los análisis laterales de papel del flujo.  Sin embargo, la sensibilidad y la selectividad de estos métodos requieren la mejoría adicional para proveer de funcionamiento satisfactorio las muestras clínicas.

Además, los usos de los nanoparticles plasmonic del oro (AuNPs) en biosensing han ganado importancia estos últimos años. Varias ventajas de smartphones tales como su interactividad, portabilidad, y cámaras, también se han encontrado para ser importantes en biosensing. El acoplamiento de smartphones con biosensing ofrece un dispositivo analítico campo-desplegable y convivial.

Un nuevo estudio publicado en los biosensores del gorrón y la bioelectrónica apuntaron desarrollar un biosensor visual movido por motor CRISPR-Cas12a de la novela para la detección de SARS-CoV-2.

Conclusión del estudio

El ácido ribonucleico viral (ARN) fue extraído, reverso transcrito, y amplificado con la ayuda de las pinturas de fondo gen-específicas de SARS-CoV-2 N para obtener doble-trenzó amplicons del ácido desoxirribonucléico (dsDNA). El complejo de Cas12a-crRNA reconoció los amplicons del dsDNA, siguiendo que la transporte-hendidura del ssDNA fue iniciada.

Si el ssDNA etiqueta con un (f) fluoróforo en el ′ 5 y un extintor (q) en 3' los extremos, la hendidura llevó a un estado unquenched. Esto dio lugar a las señales fluorescentes aumentadas que fueron utilizadas para el análisis cuantitativo del dsDNA del objetivo. Además, un ssDNA de la máquina para hacer chorizos fue utilizado para cruzar por hibridación con pares pre-hechos de la antena AuNPs-DNA vía emparejar bajo complementario.

En ausencia de la DNA del objetivo, el ssDNA de la máquina para hacer chorizos seguiría siendo sin cortar, llevando a la agregación hibridación-inducida de las antenas de AuNPs que podrían experimentar la “desconexión.” Esto dio lugar a un desplazamiento hacia el rojo en su absorción, girando las soluciones descoloridas después de la centrifugación.

En presencia de la DNA del objetivo, la hendidura ocurrió y no había agregación de las antenas de AuNPs. Esto dio lugar a la solución que era coloreada después de la centrifugación.

Estos cambios del color se podían capturar por un smartphone instalados con el recogedor App del color o el aro descubierto. Así, la detección de SARS-CoV-2 ocurrió basado en los cambios del color.

¿Es CRISPR-Cas12a posible para la detección de SARS-CoV-2?

Para determinar la viabilidad de la detección de CRISPR-Cas12a-based, el cRNA fue diseñado para corresponder a la parte del gen del nucleocapsid (n). El cRNA diseñado y las pinturas de fondo de la polimerización en cadena fueron conservados y alineados altamente con algunos de los coronaviruses relacionados incluyendo la neumonía asiática (SARS-CoV), el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS-CoV), y los coronaviruses humanos (HumanCoV) para la evaluación de su especificidad.

Después de esto, algunos experimentos del preliminar fueron realizados en el plásmido que contuvo el fragmento del gen de N de SARS-CoV-2. Los resultados del experimento indicaron que la transporte-hendidura de Cas12a fue accionada solamente en presencia de los amplicons y del crRNA del dsDNA del gen del objetivo N.

Además, un análisis de la selectividad fue diseñado que mostró que las intensidades de la fluorescencia solamente de las muestras SARS-CoV-2 fueron aumentadas. Esto demostró que la selectividad era alta sin el reacción cruzado de los objetivos non-SARS-CoV-2.

Por otra parte, la detección del ARN SARS-CoV-2 ocurrió con la ayuda del complejo de Cas12a-crRNA. Los resultados indicaron que había un lazo lineal entre el ARN y las intensidades de la fluorescencia.

La detección de SARS-CoV-2 fue estimulada por la producción de lentiviruses que abrigaban los fragmentos genomic (gen de N) de SARS-CoV-2. Los resultados del análisis indicaron que la transporte-hendidura de CRISPR-Cas12a podría ser útil para la detección de SARS-CoV-2. Además, también fue encontrado que el funcionamiento del análisis fluorescente de CRISPR-Cas12a era muy comparable con el del análisis tradicional qRT-POLIMERIZACIÓN EN CADENA.

Para realizar la detección rápida de SARS-CoV-2, un método de detección visual fue desarrollado que era independiente del programa de lectura del microplate y se podría leer fácilmente con la ayuda de un smartphone. Por lo tanto, el biosensor propuesto fue probado con los pseudoviruses que contuvieron el fragmento de N.

Los resultados indicaron que el tubo falto de los ácidos nucléicos específicos SARS-CoV-2 era descolorido después de la centrifugación. Comparativamente, el tubo que contuvo los ácidos nucléicos específicos SARS-CoV-2 visualizó una pendiente de los cambios del color que eran relacionados en la concentración del SARS-CoV-2.

la detección Amplificación-libre de los pseudoviruses SARS-CoV-2 indicó el límite de detección (LOD) para ser 106 copias/microlitros (μL), que era muy más alto que la detección adoptada amplificación. Además, una correlación lineal existió entre la concentración del pseudovirus. Los valores de la ligereza fueron obtenidos por la cámara del smartphone.

Por otra parte, los biosensores fluorescentes y visuales del CRISPRCas12a fueron encontrados para tener estado coherente 100% con el qPCR. El área bajo valor de la curva (AUV) era mejor para este método con respecto a qPCR.

La repetibilidad y la reproductibilidad se consideran importante para el revelado del biosensor. La investigación de los valores relativos de las desviaciones (RSD) estándar fue encontrada para ser menos del 6%, que correspondió con repetibilidad y reproductibilidad aceptables.

Dos diversos smartphones con diversas cámaras fueron utilizados para determinar si la diferencia en luz y cámara podría producir discrepancias en los resultados. Aunque las dos cámaras produjeran la variación ligera, no eran estadístico importantes. Esto sugirió que el biosensor propuesto se podría utilizar con diversos smartphones y condiciones livianas diversas.

El estudio actual implicó 50 muestras respiratorias clínicas, fuera de las cuales 20 fueron afectados por COVID-19, y 30 fueron obtenidos de temas sanos. Las muestras del ARN obtenidas de todos los temas reverso fueron transcritas y amplificadas por la polimerización en cadena.

Los productos de la polimerización en cadena entonces fueron probados por el biosensor visual movido por motor CRISPR-Cas12a. Los resultados indicaron que el biosensor visual de CRISPR-Cas12a podía determinar y distinguir correctamente los 50 positivos y las muestras negativas, apenas como el qPCR tradicional resultan.

Limitaciones

Aunque el estudio actual fuera muy efectivo en la determinación del potencial del biosensor visual de CRISPR-Cas12a en la detección de SARS-CoV-2, tenía ciertas limitaciones.

En primer lugar, la amplificación de la polimerización en cadena requiere los ciclos térmicos que se podrían reemplazar por una cierta tecnología isotérmica de la amplificación. En segundo lugar, el biosensor comprendió la transferencia líquida de varias fases que podría ser integrada en una reacción del único-pote, que ayudaría a disminuir la instrumentación y a simplificar el procedimiento.

Journal reference:
  • Ma, L., Yin, L., Li, X., et al. (2021). A smartphone-based visual biosensor for CRISPR-Cas powered SARS-CoV-2 diagnostics. Biosensors and Bioelectronics 195. doi:10.1016/j.bios.2021.113646.
Suchandrima Bhowmik

Written by

Suchandrima Bhowmik

Suchandrima has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Microbiology and a Master of Science (M.Sc.) degree in Microbiology from the University of Calcutta, India. The study of health and diseases was always very important to her. In addition to Microbiology, she also gained extensive knowledge in Biochemistry, Immunology, Medical Microbiology, Metabolism, and Biotechnology as part of her master's degree.

Citations

Please use one of the following formats to cite this article in your essay, paper or report:

  • APA

    Bhowmik, Suchandrima. (2021, October 13). Papel del biosensor visual de CRISPR-Cas12a en la detección de SARS-CoV-2. News-Medical. Retrieved on October 26, 2021 from https://www.news-medical.net/news/20211013/Role-of-CRISPR-Cas12a-visual-biosensor-in-detection-of-SARS-CoV-2.aspx.

  • MLA

    Bhowmik, Suchandrima. "Papel del biosensor visual de CRISPR-Cas12a en la detección de SARS-CoV-2". News-Medical. 26 October 2021. <https://www.news-medical.net/news/20211013/Role-of-CRISPR-Cas12a-visual-biosensor-in-detection-of-SARS-CoV-2.aspx>.

  • Chicago

    Bhowmik, Suchandrima. "Papel del biosensor visual de CRISPR-Cas12a en la detección de SARS-CoV-2". News-Medical. https://www.news-medical.net/news/20211013/Role-of-CRISPR-Cas12a-visual-biosensor-in-detection-of-SARS-CoV-2.aspx. (accessed October 26, 2021).

  • Harvard

    Bhowmik, Suchandrima. 2021. Papel del biosensor visual de CRISPR-Cas12a en la detección de SARS-CoV-2. News-Medical, viewed 26 October 2021, https://www.news-medical.net/news/20211013/Role-of-CRISPR-Cas12a-visual-biosensor-in-detection-of-SARS-CoV-2.aspx.