Glødende COVID-19 diagnostisk testprototype producerer resultater på et minut

Forkølelse, influenza og COVID-19-sæson bringer det nu velkendte ritual:slib, vent, se på resultatet. Men hvad nu hvis en test i stedet for at tage 15 minutter eller mere hurtigt kunne afgøre, om du har COVID-19 med et glødende kemikalie? Nu i ACS Central Science , beskriver forskere en potentiel COVID-19-test inspireret af bioluminescens. Ved at bruge et molekyle, der findes i krebsdyr, har de udviklet en hurtig tilgang, der detekterer SARS-CoV-2-protein sammenligneligt med et, der bruges i vaccineforskning.

Fra ildfluer til lanternefisk har mange dyr de kemiske værktøjer til at producere lys. Typisk kræver denne reaktion substratet luciferin og enzymet luciferase. En klasse af mindre diskriminerende luciferiner, kendt som imidazopyrazinon-type (IPT) forbindelser, kan dog lyse, når de møder andre proteiner, inklusive dem, der ikke betragtes som enzymer.

Tidligere forskning tyder på, at IPT-luciferiner kunne tjene som grundlag for en ny type medicinsk test, der bruger luminescens til at annoncere tilstedeværelsen af ​​et målprotein i en prøve. Ryo Nishihara, Ryoji Kurita og kolleger havde mistanke om, at en IPT-luciferin kunne reagere med SARS-CoV-2-spidsproteinet, som tillader viruspartiklerne at invadere celler og forårsage COVID-19—og åbne døren for at udvikle en glødende test.

Holdet undersøgte først 36 forskellige IPT-luciferins evner til at reagere med en enkelt enhed spikeprotein. Kun ét molekyle, som kom fra små krebsdyr fra slægten Cypridina, udsendte lys. Forskerne testede derefter luciferins aktivitet med spidsproteinet i dets naturlige tilstand, da tre enheder blev foldet sammen.

De fandt ud af, at der i løbet af 10 minutter kunne detekteres en tilstrækkelig mængde lys. En kommercielt tilgængelig luminescenslæseanordning var påkrævet; lyset kunne ikke ses med det blotte øje. Yderligere eksperimenter indikerede, at IPT-luciferinet var selektivt, fordi det ikke glødede, når det blev udsat for seks proteiner, der forekommer i spyt. De definerer denne specifikke luminescensreaktion af ikke-luciferase biomolekyler som "biomolekyle-katalyserende kemiluminescens (BCL)".

Endelig fandt de ud af, at luciferinet kunne detektere mængden af ​​spidsproteinet i spyt med samme nøjagtighed som en teknik, der i øjeblikket bruges i vaccineudvikling. Luciferin-systemet leverede imidlertid resultater på et minut - væsentligt hurtigere end de nuværende hurtige point-of-care-tests.

Denne BCL-baserede tilgang kunne tjene som grundlag for en simpel "bland og læs" test, hvor IPT-luciferin tilsættes ubehandlet spyt fra en person, der mistænkes for at have COVID-19, ifølge forskerne. De bemærker, at en lignende tilgang kunne tilpasses til at detektere andre vira, der besidder spidslignende proteiner, såsom influenza, MERS-CoV og andre coronavirus.

Flere oplysninger: Pseudo-Luciferase-aktivitet af SARS-CoV-2-spidsproteinet for Cypridina Luciferin, ACS Central Science (2024). DOI:10.1021/acscentsci.3c00887

Journaloplysninger: ACS Central Science

Leveret af American Chemical Society