Исследователи из Университета Иллинойса Урбана-Шампейн и их коллеги продемонстрировали способность ДНК-сетей обнаруживать и препятствовать распространению COVID-19 в культурах клеток человека в статье, опубликованной в журнале Американского химического общества.

"Эта платформа сочетает в себе чувствительность ПЦР, скорость и низкую стоимость тестов на антигены", - сказал руководитель исследования Син Ван, профессор биоинженерии и химии в Иллинойсе. "Нам нужны подобные тесты по нескольким причинам. Один из них заключается в подготовке к следующей пандемии. Другая причина заключается в отслеживании продолжающихся вирусных эпидемий - не только коронавирусов, но и других смертоносных и экономически опасных вирусов, таких как ВИЧ или грипп".

ДНК наиболее известна своими генетическими свойствами, но она также может быть свернута в специальные наноразмерные структуры, которые могут выполнять функции или специфически связываться с другими структурами так же, как это делают белки. Сети ДНК, разработанные группой из Иллинойса, были разработаны для связывания с белком спайка коронавируса - структурой, которая выступает с поверхности вируса и связывается с рецепторами на клетках человека, чтобы заразить их. После привязки сетки испускают флуоресцентный сигнал, который может быть считан недорогим портативным устройством примерно за 10 минут.

Исследователи продемонстрировали, что их ДНК-сети эффективно нацелены на белок spike и способны обнаруживать вирус на очень низких уровнях, что эквивалентно чувствительности ПЦР-тестов золотого стандарта, для получения результатов из клинической лаборатории может потребоваться день или больше.

По словам Ванга, этот метод обладает рядом преимуществ. Он не требует какой-либо специальной подготовки или оборудования и может быть выполнен при комнатной температуре, поэтому все, что нужно сделать пользователю, это смешать образец с раствором и прочитать его. Исследователи подсчитали в своем исследовании, что этот метод обойдется в 1,26 доллара за тест.

"Еще одним преимуществом этой меры является то, что мы можем обнаружить весь вирус, который все еще заразен, и отличить его от фрагментов, которые, возможно, больше не заразны", - сказал Ван. Это не только дает пациентам и врачам лучшее понимание того, заразны ли они, но и может значительно улучшить моделирование на уровне сообщества и отслеживание активных вспышек, например, через сточные воды.

Кроме того, ДНК-сетки подавляли распространение вируса в культурах живых клеток, причем противовирусная активность возрастала с увеличением размера каркаса ДНК-сетки. По словам Ванга, это указывает на потенциал структур ДНК в качестве терапевтических агентов.

"В самом начале пандемии у меня возникла идея создать платформу для тестирования, но в то же время и для подавления", - сказал Ван. "Множество других групп, работающих над ингибиторами, пытаются охватить весь вирус или те его части, которые обеспечивают доступ к антителам. Это нехорошо, потому что вы хотите, чтобы организм вырабатывал антитела. Благодаря полым сетчатым структурам ДНК антитела все еще могут получить доступ к вирусу".

По словам Вана, платформа DNA net может быть адаптирована к другим вирусам и даже мультиплексирована, чтобы один тест мог обнаружить несколько вирусов.

"Мы пытаемся разработать унифицированную технологию, которую можно использовать в качестве платформы plug-and-play. Мы хотим воспользоваться преимуществами высокой аффинности связывания ДНК-сенсоров, низкого предела обнаружения, низкой стоимости и быстрой подготовки", - сказал Ван.

Национальные институты здравоохранения поддержали эту работу в рамках программы быстрого ускорения диагностики. Исследователи продолжат работать в рамках программы RADx для изучения и ускорения клинических применений платформы DNA net.

Ван также связан с лабораторией микро- и нанотехнологий Холоняка и Институтом геномной биологии имени Карла Р. Вуза в Иллинойсе.