Новый метод SHERLOCK, основанный на работе системы CRISPR-Cas13a, позволит точно, быстро и недорого детектировать нуклеиновые кислоты РНК и ДНК. Он может оказаться полезным для генотипирования — в том числе мониторинга генетических заболеваний — и выявления патогенов.
Главным героем исследования стал фермент Cas13a, который также носит название C2c2. В отличие от Cas9 — своего более известного собрата, — Cas13a ищет мишени в РНК, а не в двухцепочечной ДНК. Кроме того, он не просто делает разрыв, как Cas9, а начинает полностью уничтожать свою мишень. После обнаружения искомого участка запускается механизм, в ходе которого Cas13a начинает уничтожать всю РНК вокруг. На этом и основана система детекции.
Разработанная на основе Cas13a/C2c2 система детекции нуклеиновых кислот работает с аттомолярными (10-18 моль на литр) концентрациями ДНК или РНК. Это кажется безликой цифрой, но на самом деле представляет собой диагностику с точностью до одной молекулы. SHERLOCK (Specific High Enzymatic Reporter unLOCKing) может быстро и точно выявлять патогены и проводить генотипирование, то есть отвечать на вопрос, что закодировано в конкретном месте. Цель может быть разной, например, установление отцовства, мониторинг генетических заболеваний или генотипирование высокого разрешения. При этом авторы утверждают, что один тест SHERLOCK на стекловолокнистой бумаге будет стоить всего порядка 61 цента.
Если концепция метода правильная, и все описанное в статье подтвердится, то это R&D превратится в многообещающий стартап.
Читать также: CRISPR/CAS9: что значит для человечества переход от чтения генома к его редактированию?
SHERLOCK поможет каждому
SHERLOCK может быть полезен при анализе любой нуклеиновой кислоты, будь то ДНК/РНК вируса или геном человека/животного/растения. Это касается как агробиотеха, так и медицины. Задайтесь вопросом: как часто вы диагностируете у себя грипп, основываясь не на симптомах, а на однозначном анализе? Каждый год люди болеют гриппом, берут неделю больничного, но лечатся вареньем и постельным режимом. Иммунный ответ справляется сам и не без последствий для организма. О том, что у нас был грипп, мы узнаем из новостей по ТВ, которые сообщают об эпидемии. Мы могли бы помочь нашему иммунитету, если бы умели детектировать природу патогена быстро и дешево. Сегодня же проверка стоит дорого, и за время ее проведения человек успевает выздороветь.
Фармкомпании сейчас в основном разрабатывают препараты для хронических инфекций: СПИДа, гепатита B и C, — особенно опасных, длительных и поддающихся детекции. Большинство же вирусов иммунитет способен уничтожить еще до того, как мы их обнаружим обычными методами, поэтому против многих инфекций не существует препаратов. Зато в аптеках полно сомнительных противовирусных лекарств общего действия, которые в лучшем случае нам не вредят.
Появление системы на Cas13a дает нам предпосылку для своевременной быстрой детекции, а если есть диагноз, то можно назначать лекарство. Это способно повлечь за собой настоящую революцию. Во-первых, это даст почву тем, кто разрабатывает лекарства против конкретных вирусов, а во-вторых, в самых смелых прогнозах, может открыть перед человечеством «карманную» детекцию. Представьте, что вы приходите в аптеку, берете тест, кладете себе в рот, смотрите и сразу понимаете, какой у вас вирус. Сразу же покупаете конкретное лекарство, даже врач не понадобится.
Если этот метод действительно такой, как утверждают авторы, то все развернется именно по такому сценарию. Даже если это только на 10% окажется правдой, то вероятное щедрое финансирование в пару миллиардов в конечном итоге доделает начатое.
Третий — не лишний
Во многих исследованиях в области молекулярной биологии и медицины применяются ДНК-чипы — технология, позволяющая определять положение одних участков ДНК относительно других. Сегодня на рынке существует два производителя-гиганта — Affymetrix в составе Thermo Fisher Scientific и Illumina. Третьего игрока на рынке не хватает, а появление нового участника обычно приводит к улучшению качества продукции конкурентов. Более того, оно ведет к снижению цен на продукты. Поэтому компания, которая возьмет под свое крыло метод SHERLOCK, имеет все основания, чтобы стать конкурентом Affymetrix и Illumina в области технологий детекции.
Трансляция технологии все-таки займет какое-то время, но уже через 5–10 лет она, скорее всего, станет базовой для одного или нескольких продуктов на рынке, а сегодня будет жить в виде стартап-проектов. К тому же важно понимать, что SHERLOCK — это лишь один из компонентов всей технологической машины. В дальнейшем возможны несколько вариантов развития событий: эта технология интегрируется в одну из существующих платформ, или же команде SHERLOCK нужно будет производить свою. За этой командой исследователей стоят большие компетенции и капитал, поэтому с большой вероятностью у них получится.