Tes CRISPR yang Mudah Digunakan Dapat Mengubah Cara Kita Mendiagnosis COVID dan Penyakit Lainnya
Pengujian diagnostik penghapusan gen bisa dilakukan dengan tes sederhana seperti tes COVID cepat dan seakurat PCR
Ketika COVID pertama kali menyerang, menunggu berhari-hari untuk mendapatkan hasil laboratorium dari tes reaksi berantai polimerase ultrasensitif (PCR) adalah hal biasa. Tes yang lebih cepat dan dapat digunakan oleh siapa saja, di mana saja, tersedia secara luas namun kurang akurat. Penelitian baru membuka jalan bagi tes diagnostik secepat dan semudah tes COVID yang cepat dan akurat seperti teknologi PCR.
Para peneliti telah mengadaptasi teknologi pengeditan gen CRISPR untuk mengidentifikasi materi genetik dari patogen seperti virus SARS-CoV-2 penyebab COVID. Namun sebagian besar upaya tersebut melibatkan peningkatan atau “pengamplifikasian awal” jumlah DNA atau RNA yang akan diukur—sebuah langkah yang memerlukan peralatan dan pelatihan khusus.
Studi terbaru di Komunikasi Alam mendemonstrasikan bagaimana pengujian berbasis CRISPR dapat mendeteksi SARS-CoV-2, serta bakteri berbahaya dan mutasi kanker, pada sensitivitas tingkat PCR tanpa memerlukan praamplifikasi.
Tentang mendukung jurnalisme sains
Jika Anda menikmati artikel ini, pertimbangkan untuk mendukung jurnalisme pemenang penghargaan kami langganan. Dengan membeli langganan, Anda membantu memastikan masa depan cerita yang berdampak tentang penemuan dan ide yang membentuk dunia kita saat ini.
CRISPR menggunakan enzim pemotong yang menempel pada molekul RNA yang sesuai dengan urutan genetik yang ditargetkan (dalam hal ini, salah satu patogen sedang diuji). RNA “memandu” enzim ke target ini dan kemudian mengaktifkan enzim untuk memotong urutannya. Namun beberapa jenis enzim CRISPR tidak berhenti di situ; setelah diaktifkan, mereka terus memotong DNA untai tunggal (ssDNA) di dekatnya. Para peneliti dapat memanfaatkan tindakan ini dengan menetapkan pengujian mereka untuk memicu kilatan fluoresensi ketika ssDNA dipotong, yang memastikan bahwa patogen target CRISPR ada.
Namun dalam pengaturan tersebut, setiap molekul DNA atau RNA target hanya mengaktifkan satu enzim pemotong. Untuk meningkatkan sinyal, penulis senior studi Ewa M. Goldys, seorang insinyur biomedis di Universitas New South Wales di Sydney, dan rekan-rekannya menciptakan “lingkaran nano” kecil dari DNA dengan rangkaian pendek beruntai tunggal yang melekat pada kedua ujung target. urutan. Jika berbentuk lingkaran, untaian ini tidak memicu enzim CRISPR. Namun setelah dipotong, ia berkembang menjadi DNA linier yang dideteksi oleh CRISPR—mengaktifkan lebih banyak enzim dalam reaksi berantai. “Hal ini mudah dideteksi meskipun hanya terdapat sedikit molekul target,” kata Goldys.
Strategi ini membuat pengujian berbasis CRISPR jutaan kali lebih sensitif. “Menghilangkan langkah praamplifikasi memungkinkan terciptanya bahan kimia yang elegan dan sederhana yang lebih cocok untuk sistem di tempat perawatan,” kata ahli biologi Institut Teknologi Massachusetts, Jonathan Gootenberg, yang ikut mengembangkan sistem diagnostik CRISPR sebelumnya. Pendekatan baru ini memungkinkan komponen alat tes berbiaya rendah, termasuk strip aliran lateral yang serupa dengan yang ditemukan pada tes cepat COVID saat ini—masing-masing berharga beberapa dolar.
Tes berbasis nanosfer yang dilakukan para ilmuwan mendeteksi materi genetik dari SARS-CoV-2 dan bakteri penyebab maag Helicobacter pylori, dan mereka juga dapat menemukan DNA tumor yang bersirkulasi dalam darah tikus dan plasma manusia. Tes semacam itu bisa bekerja dalam 15 menit, sedangkan PCR biasanya membutuhkan waktu satu jam atau lebih. “Kami yakin kami telah menciptakan teknologi yang memiliki peluang realistis untuk menggantikan PCR,” kata Goldys.
Kelompok ini berkolaborasi dengan mitra komersial dalam diagnosis virus dan deteksi parasit di air. Namun, produk pertama adalah kotak nanocircle serba guna yang dapat ditambahkan para peneliti ke pengujian CRISPR yang ada untuk meningkatkan sensitivitas. Lingkaran-lingkaran ini dilengkapi dengan RNA pemandunya sendiri yang menargetkan DNA lingkaran tersebut segera setelah lingkaran tersebut terbuka.
Tantangan terbesarnya adalah melacak beberapa target secara bersamaan. Aplikasi medis seringkali memerlukan kemampuan ini (biasanya untuk memeriksa apakah suatu tes berfungsi dengan baik), namun Gootenberg mengatakan hal ini sulit untuk diterapkan. Para peneliti sedang menyelidiki: “Kami tidak tahu bagaimana kami akan bertemu [this challenge],” kata Goldys, “tapi kami akan mencobanya.”
