SHERLOCK отыщет мутации на уровне РНК — Naked Science
14.04.2017
6 минут
Редакция

SHERLOCK отыщет мутации на уровне РНК

Американские ученые разработали быстрый и недорогой метод высокоточной детекции нуклеиновых кислот на основе системы CRISPR-Cas13a.

f9a6efa612edafe4ef363f2248a91ff0

Cas13a — бактериальная эндонуклеаза, способная распознавать специфическую последовательность РНК и разрезать схожие нити, расположенные поблизости. Функционально этот фермент аналогичен Cas9, который рассматривается как один из наиболее перспективных способов редактирования генома. По сравнению с последней, Cas13a обладает рядом отличий: во-первых, она вносит в целевую молекулу не разрыв, но полностью уничтожает ее, а во-вторых, работает на уровне РНК (Cas9 рассчитана на ДНК). Эти свойства делают Cas13a неподходящей для геномного редактирования, однако позволяют использовать в иных целях.

 

В новой работе сотрудники Массачусетского технологического института и других учреждений испытали возможности новой системы. Для этого Cas13a патогенной бактерии Leptotrichia shahii инкубировали с репортерной РНК, целевой РНК (ssRNA 1) и CRISPR РНК (crRNA). В кассете последней при этом были закодированы фрагменты ssRNA 1 — она служит для нуклеазы «шпаргалкой» при поиске мишени. Анализ показал, что система хорошо справляется с детекцией in vitro, однако для достижения аттомолярной чувствительности авторам потребовалось подобрать оптимальные условия предварительной амлификации (увеличения нуклеиновых кислот). Нужного уровня точности удалось достичь путем рекомбиназной полимеразной амплификации (увеличения числа копий ДНК).

 

Схема работы SHERLOCK. После конвертации ДНК в РНК в «библиотеке» последней находят мишень с помощью CRISPR-Cas13a, несущей эталон целевой последовательности. Разрушение РНК приводит к флуоресценции / ©Jonathan S. Gootenberg et al., Science, 2017

 

После конвертации ДНК в РНК Cas13a детектировал целевую последовательность, сравнивая ее с закодированной в CRISPR, и разрезал другие РНК. Нуклеаза также уничтожила репортерную РНК — на обнаружение мишени указывала флуоресценция поврежденной молекулы. Методы цифровой капельной полимеразной цепной реакции (ПЦР) — одного из основных способов детекции нуклеиновых кислот — подтвердили, что для работы новой системе необходима только одна молекула ДНК или РНК. При этом, по сравнению с традиционными техниками, она обладает меньшей вариабельностью результатов при многократных повторах.

 

Эффективность системы, получившей название SHERLOCK (Specific High Sensitivity Enzymatic Reporter UnLOCKing), тестировалась на лентивирусах, которые содержали фрагменты вируса лихорадки денге и вируса Зика. Согласно результатам, SHERLOCK различал патогены и детектировал их частицы при концентрации не более двух аттомоль. Также метод успешно испытали на сыворотке крови, образцах слюны и мочи с содержанием нуклеиновых кислот порядка трех аттомоль, при этом очистка последних не влияла на чувствительность системы. С помощью искусственных мутаций авторы показали, что SHERLOCK справляется даже с распознаванием однонуклеотидных полиморфизмов (SNP): так, он оказался способен различить четыре человеческих образца по пяти локусам из геномной базы данных. На последнем этапе система справилась с регистрацией 0,1-процентного уровня нуклеиновой кислоты с раковыми мутациями.

 

По мнению исследователей, SHERLOCK может использоваться для генотипирования геномов, мониторинга наследственных заболеваний и патогенных мутаций. Стоимость одного теста с помощью новой техники (на стекловолокнистой бумаге) составит при этом около 61 цента.

 

Статья опубликована в журнале Science.

 

Подробнее о генной инженерии с помощью CRISPR читайте в нашем материале.

Позавчера, 10:51
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

Вчера, 15:33
40 минут
Александр Березин

Женщины заводят ребенка не от мужа тем чаще, чем ниже его социальная ценность. Попробуем разобраться, как биология подталкивает их к изменам и почему моногамия имеет все шансы на реванш.

Позавчера, 15:36
3 минуты
Никита Шевцов

В регионе Внутренняя Монголия в Китае подтвердили вспышку бубонной чумы. Заразился уже третий человек за последний месяц.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

Позавчера, 10:51
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

Вчера, 15:33
40 минут
Александр Березин

Женщины заводят ребенка не от мужа тем чаще, чем ниже его социальная ценность. Попробуем разобраться, как биология подталкивает их к изменам и почему моногамия имеет все шансы на реванш.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

Позавчера, 10:51
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

12 ноября
4 минуты
Никита Шевцов

Ученые использовали современные методы анализа и создали тест, который может определить, принимал ли человек наркотики, даже после того, как он тщательно вымыл руки.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: