DNA-net fanger COVID-19-virus i en billig hurtigtestplatform

Små net vævet af DNA-strenge kan fange spidsproteinet fra virussen, der forårsager COVID-19, oplyse virussen til en hurtig, men følsom diagnostisk test - og også forhindre virussen i at inficere celler, hvilket åbner en ny mulig vej til antiviral behandling ifølge en ny undersøgelse.

Forskere ved University of Illinois Urbana-Champaign og samarbejdspartnere demonstrerede DNA-nettenes evne til at detektere og hæmme COVID-19 i humane cellekulturer i et papir offentliggjort i Journal of the American Chemical Society .

"Denne platform kombinerer følsomheden af ​​PCR og hastigheden og de lave omkostninger ved antigentest," sagde studieleder Xing Wang, professor i bioteknik og kemi ved Illinois. "Vi har brug for tests som denne af et par grunde. Den ene er at forberede os på den næste pandemi. Den anden grund er at spore igangværende virale epidemier – ikke kun coronavirus, men også andre dødelige og økonomisk påvirkelige vira som HIV eller influenza."

DNA er bedst kendt for dets genetiske egenskaber, men det kan også foldes til tilpassede nanoskalastrukturer, der kan udføre funktioner eller specifikt binde til andre strukturer, ligesom proteiner gør. DNA-net, som Illinois-gruppen udviklede, blev designet til at binde sig til coronavirus-spidsproteinet - den struktur, der stikker ud fra overfladen af ​​virussen og binder sig til receptorer på menneskelige celler for at inficere dem. Når de er bundet, afgiver nettene et fluorescerende signal, som kan aflæses af en billig håndholdt enhed på cirka 10 minutter.

Forskerne viste, at deres DNA-net effektivt målrettede spidsproteinet og var i stand til at detektere virussen i meget lave niveauer, svarende til følsomheden af ​​guldstandard PCR-tests, der kan tage en dag eller mere at returnere resultater fra et klinisk laboratorium.

Teknikken har flere fordele, sagde Wang. Det behøver ikke nogen speciel forberedelse eller udstyr og kan udføres ved stuetemperatur, så det eneste, en bruger ville gøre, er at blande prøven med opløsningen og læse den. Forskerne vurderede i deres undersøgelse, at metoden ville koste 1,26 dollars pr. test.

"En anden fordel ved denne foranstaltning er, at vi kan detektere hele virussen, som stadig er infektiøs, og skelne den fra fragmenter, der måske ikke er smitsomme længere," sagde Wang. Dette giver ikke kun patienter og læger en bedre forståelse af, om de er smitsomme, men det kan i høj grad forbedre modellering på samfundsniveau og sporing af aktive udbrud, såsom gennem spildevand.

Derudover hæmmede DNA-nettene virussens spredning i levende cellekulturer, hvor den antivirale aktivitet steg med størrelsen af ​​DNA-netstilladset. Dette peger på DNA-strukturers potentiale som terapeutiske midler, sagde Wang.

"Jeg havde denne idé helt i begyndelsen af ​​pandemien om at bygge en platform til test, men også til hæmning på samme tid," sagde Wang. "Mange andre grupper, der arbejder med inhibitorer, forsøger at pakke hele virussen eller de dele af virussen, der giver adgang til antistoffer, ind. Det er ikke godt, for man vil have kroppen til at danne antistoffer. Med de hule DNA-netstrukturer, antistoffer kan stadig få adgang til virussen."

DNA-netplatformen kan tilpasses til andre vira, sagde Wang, og endda multiplekses, så en enkelt test kunne detektere flere vira.

"Vi forsøger at udvikle en samlet teknologi, der kan bruges som en plug-and-play platform. Vi ønsker at drage fordel af DNA-sensorers høje bindingsaffinitet, lave grænse for detektion, lave omkostninger og hurtige forberedelse," sagde Wang .

Artiklen har titlen "Netformede DNA-nanostrukturer designet til hurtig/følsom påvisning og potentiel hæmning af SARS-CoV-2-virus." + Udforsk yderligere

Video:Forsker diskuterer lægemiddelresistens i COVID-19