Bộ dụng cụ phát hiện nhanh nhỏ gọn để kiểm tra vi rút đậu mùa khỉ cho thấy kết quả đầy hứa hẹn trong nghiên cứu mới

Qua Tiến sĩ Chinta Sidharthan24 tháng 10 năm 2022Xét bởi Aimee Molineux

Trong một báo cáo gần đây trên tạp chí Thuốc du lịch và bệnh truyền nhiễmcác nhà nghiên cứu đã giới thiệu một bộ công cụ phát hiện nhanh nhỏ gọn để kiểm tra vi rút đậu mùa khỉ bằng cách sử dụng kết hợp công nghệ Tái tổ hợp Polymerase Khuếch đại (RPA) và Cụm thường xuyên xen kẽ Palindromic Lặp lại (CRISPR).

Tiểu sử

Dịch đậu mùa ở khỉ đã lan rộng ra bên ngoài các nước Tây Phi và Trung Phi lưu hành trong năm 2022, và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) hiện đã tuyên bố đây là Tình trạng khẩn cấp về Y tế Công cộng cần Quan tâm của Quốc tế. Tác nhân gây bệnh đậu mùa khỉ là vi rút đậu mùa khỉ thuộc Orthopoxvirus chi.

Xét nghiệm hiện đang được sử dụng để phát hiện bệnh đậu mùa khỉ là xét nghiệm phản ứng chuỗi polymerase (PCR), nó khuếch đại Orthopoxvirus hoặc virus đậu mùa khỉ đặc hiệu axit deoxyribonucleic (DNA). Tuy nhiên, PCR là một quá trình tẻ nhạt đòi hỏi một máy đo nhiệt độ, nhân viên được đào tạo và một phòng thí nghiệm.

Việc phát hiện sớm và ngăn chặn các cá thể bị nhiễm bệnh là điều cấp thiết để kiểm soát sự bùng phát dịch bệnh. Các xét nghiệm miễn dịch như dải dòng chảy bên đơn giản và nhanh hơn so với PCR nhưng có phản ứng chéo cao hơn đối với các orthopoxvirus, làm cho việc phát hiện chính xác bệnh đậu mùa trở nên khó khăn. Do đó, một công nghệ phát hiện bệnh đậu mùa khỉ nhanh chóng và cung cấp kết quả chính xác và đáng tin cậy là điều cần thiết.

Cơ chế phát hiện

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một bộ dụng cụ phát hiện nhanh hoặc phòng thí nghiệm bỏ túi để kiểm tra vi rút đậu mùa ở khỉ. Bộ phát hiện sử dụng các nguyên tắc của công nghệ RPA và CRISPR để tăng độ đặc hiệu và độ nhạy của phép phân tích. RPA khuếch đại các gen mục tiêu của vi rút đậu mùa khỉ, được quét bởi axit ribonucleic hướng dẫn CRISPR (RNA) và enzyme CRISPR liên kết với protein 12a (Cas12a).

Sự phân cắt qua trung gian CRISPR / Cas12sa của trình tự chỉ xảy ra khi phát hiện được amplicon đậu mùa khỉ mục tiêu, loại trừ khả năng xuất hiện các tín hiệu không đặc hiệu. Kết quả phân tách tạo ra huỳnh quang, cho thấy các mẫu dương tính với bệnh đậu mùa ở khỉ.

Phòng thí nghiệm bỏ túi

Bộ dụng cụ này nặng 500 g, và vỏ máy có khả năng chống nước và đủ nhỏ gọn để nhét trong túi. Các thành phần bao gồm hai khối gia nhiệt in ba chiều – khối A, làm nóng mẫu đến 80 ° C để ly giải vỏ virus và khối B, làm nóng mẫu đến 40 ° C để khuếch đại DNA.

Bộ dụng cụ này chứa các ống với các enzym đông khô được bảo vệ bằng trehalose và các ống lấy mẫu với dung dịch natri clorua và magie axetat. Bộ đệm bù nước có chứa mồi và đèn huỳnh quang, và đèn pin cực tím (UV) để phát hiện huỳnh quang cũng được bao gồm trong bộ dụng cụ.

Quá trình thử nghiệm bao gồm việc thêm mẫu vào ống lấy mẫu và sử dụng khối gia nhiệt A để làm đông cứng vỏ virus. Mẫu đã được làm nóng được thêm vào ống chứa các enzym đông khô, trong đó dung dịch đệm bù nước được thêm vào. Khối gia nhiệt B sau đó được sử dụng để khuếch đại vùng mục tiêu. Cuối cùng, đèn pin UV được sử dụng để phát hiện huỳnh quang.

Trong quá trình kiểm tra thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các mẫu vi rút đậu mùa khỉ giả, tổng thời gian thực hiện là 25 phút và các mẫu có hạt vi rút thấp tới 10 được phát hiện với độ chính xác.

Kết luận

Tóm lại, các nhà nghiên cứu đã giới thiệu một bộ công cụ phát hiện nhanh mới, nhỏ gọn và có thể được sử dụng để phát hiện vi rút đậu mùa khỉ mà không cần sử dụng các công cụ phức tạp, kỹ thuật viên được đào tạo hoặc thiết lập phòng thí nghiệm.

Bộ công cụ phát hiện sử dụng các nguyên tắc của RPA và CRISPR để khuếch đại các vùng đích của DNA bệnh đậu khỉ và phân cắt nó bằng cách sử dụng phức hợp CRISPR / Cas12a, với một máy phát huỳnh quang báo hiệu việc phát hiện DNA của virus đậu mùa khỉ.

Các thử nghiệm với vi rút giả hiệu cho thấy khả năng phát hiện thành công và nhanh chóng vi rút đậu mùa khỉ, cho thấy khả năng sử dụng của bộ dụng cụ để kiểm tra nhanh khách du lịch và ở những khu vực thiếu cơ sở hạ tầng y tế thích hợp và nhân viên được đào tạo.