尽管最近取得了进展,但许多针对病毒性疾病的高度敏感的诊断测试仍然需要复杂的技术来准备样本或解释结果,这使得它们对于床旁环境或资源匮乏的地区不切实际。但是现在,ACSCentralScience上的一个团队已经开发出一种灵敏的方法,可以在短短20分钟内分析病毒核酸,并且可以使用“夜光”蛋白质一步完成。

在黑暗中发光的蛋白质可以帮助诊断病毒性疾病

萤火虫的闪光、琵琶鱼的发光诱饵和浮游植物覆盖的幽灵般的蓝色海滩,都是由被称为生物发光的相同科学现象驱动的。涉及荧光素酶蛋白的化学反应会产生发光、在黑暗中发光的效果。荧光素酶蛋白已被整合到传感器中,当它们找到目标时会发出易于观察的光。这种简单性使这些类型的传感器成为即时检测的理想选择,但到目前为止,它们还缺乏临床诊断测试所需的令人难以置信的高灵敏度。

被称为CRISPR的基因编辑技术可以提供这种能力,但它需要许多步骤和额外的专门设备来检测复杂、嘈杂样本中的低信号。因此,MaartenMerkx及其同事希望使用与CRISPR相关的蛋白质,但将它们与生物发光技术相结合,其信号仅需一台数码相机即可检测到。

为确保有足够的样本RNA或DNA进行分析,研究人员进行了重组酶聚合酶扩增(RPA),这是一种在约100F的恒定温度下工作的简单方法。采用称为LUNAS(发光核酸传感器)的新技术,两个CRISPR/Cas9蛋白对病毒基因组的不同相邻部分具有特异性,每个蛋白都有一个独特的荧光素酶片段附着在它们上面。

如果存在研究人员正在测试的特定病毒基因组,这两种CRISPR/Cas9蛋白将与目标核酸序列结合并相互靠近,从而使完整的荧光素酶蛋白在存在的情况下形成并发出蓝光一种化学底物。为了解释这种底物被用完的原因,研究人员使用了一种发绿光的对照反应。从绿色变为蓝色的试管表示阳性结果。

当对从鼻拭子收集的临床样本进行测试时,RPA-LUNAS在20分钟内成功检测到SARS-CoV-2RNA,即使浓度低至每微升200个拷贝。研究人员表示,LUNAS分析法在有效且轻松地检测许多其他病毒方面具有巨大潜力。