Ученые создали Шерлока для обнаружения опасных вирусов

Исследователи из Гарвардского университета вместе с коллегами из Массачусетского технологического института создали новую версию системы CRISPR под названием SHERLOCK, которую можно использовать для диагностики рака, а также таких опасных инфекций, как вирус Зика и лихорадка денге. Ученые представили результаты своей работы в журнале Science.

CRISPR/Cas9 — это технология редактирования генома организмов, базирующаяся на иммунной системе бактерий. Основой этой системы являются особые участки бактериальной ДНК — CRISPR — короткие палиндромные кластерные повторы в геноме бактерий, содержащие ДНК вирусы, паразитирующие на данном штамме бактерий. При попадании вируса в бактериальную клетку он обнаруживается с помощью специальных Cas-белков, связанных с CRISPR РНК. Если фрагмент вируса «записан» в спейсере CRISPR РНК, Cas-белки разрезают вирусную ДНК и уничтожают ее.

Таким образом, CRISPR — это своего рода иммунная система бактерий, состоящая из геномных кассет, куда бактерия записывает информацию о вирусе (встраивает часть генома вируса в кассету), с которым ей случилось контактировать. Таким образом, если этот вирус снова атакует бактерию, она даст ему мощный отпор.

В своем предыдущем исследовании команда ученых обнаружила фермент под названием Cas13a, который способен специфически уничтожать нужную РНК. В отличие от системы CRISPR/Cas9, система CRISPR/Cas13a действует на уровне РНК, а не ДНК. У некоторых вирусов именно РНК, а не ДНК, является носителем генетической информации. Ученые назвали систему CRISPR/Cas13a «суицидальной», так как после распознавания чужеродной РНК фермент Cas13a начинает уничтожать все молекулы РНК вокруг.

Исследователям пришла мысль использовать этот РНК-узнавающий фермент для диагностики вирусов. Однако, чтобы метод действительно работал, требуется большое количество молекул вирусных РНК, а образце крови или мочи больного их может быть не очень много.

Теперь ученые придумали, как сделать метод диагностики на основе системы CRISPR/Cas13a более чувствительным. Зная то, что фермент Cas13a начинает уничтожать все молекулы РНК вокруг после того, как найдет «плохие» РНК (например, вирусные), ученые решили добавить к системе обнаружения особую РНК, которая при разрушении ферментом начинает светиться. А чтобы Cas13a заметил даже небольшое количество «плохих» РНК, исследователи использовали рекомбиназную полимеразную амплификацию — технологию, позволяющую многократно размножать присутствующую в образце РНК.

По словам ученых, эта диагностическая система будет выглядеть как тест на беременность и сможет легко применяться, например, во время вспышек инфекционных заболеваний в Африке. Этот тест позволит диагностировать различные бактериальные инфекции, а также сможет обнаружить рак.