Проект DARPA по разработке портативного устройства для раннего обнаружения инфекционных заболеваний
Многие инфекционные заболевания, такие как КОВИД-19, часто остаются незамеченными до тех пор, пока они не распространяются. Выявить проблему в обществе нелегко, в частности потому, что обнаружение инфекционного заболевания, которое является основой для наблюдения и отслеживания контактов, может занять несколько часов, а то и дней.
Проблема усугубляется тем, что традиционные анализы для обнаружения инфекций разрабатываются на основе прежних знаний, а новые технологии слишком медленно продвигаются из лабораторий в широкое использование.
Сейчас ученые разрабатывают портативное устройство, которое можно настроить для скрининга тысяч патогенов за несколько минут, а не часов. В устройстве будут использованы последние достижения в области биотехнологии, анализа изображений и микрофлюидики. Цель - повысить скорость лечения и улучшить стандарты оказания медицинской помощи населению, а также оснастить вооруженные силы новой технологией биологического наблюдения.
Эту технологию создают разработчики из компании Draper, которые работают в составе группы, недавно отобранной для этой цели американским Агентством перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA). Возглавляемая компанией MRIGlobal, группа разрабатывает устройство с массовым мультиплексированием (ММП) для программы DARPA "Detect It with Gene Editing Technologies" (DIGET). Цель программы, по словам представителей DARPA, состоит в том, чтобы включить генные редакторы в детекторы для распределенного бионадзора за состоянием здоровья и быстрой диагностики эндемических, новых и созданных патогенных угроз. Мы уже кратко упоминали об этом проекте в недавней заметке на нашем сайте.
Основой для ММП является DETECTR, платформа обнаружения на основе CRISPR*, разработанная компанией Mammoth Biosciences, которая является членом команды MRIGlobal. Платформа зарекомендовала себя как технология быстрой диагностики, которая использует молекулярный инструмент редактирования генов для поиска определенной генетической последовательности в образце.
ММП будет включать в себя несколько технологий, разработанных компанией Draper. Маршрут жидкости по одноразовому картриджу будет контролироваться электромагнитным насосом и клапаном Draper, разработанным для приложений с низкими требованиями к размерам, весу и мощности. Продемонстрированный компанией Draper опыт применения стеклянных подложек и печати компактных, сверхплотных массивов ДНК будет использован для масштабирования химической технологии DETECTR компании Mammoth до 1000 комплексов с помощью микрочипов из комплексов Cas/gRNA. Каждый комплекс Cas/gRNA предназначен для обнаружения уникального патогена.
В ММП также будет использован новый подход к оптическому обнаружению путем разработки миниатюрной, простой, безлинзовой системы, не имеющей движущихся частей, что делает ее привлекательной для развертывания в полевых условиях. Перенастройка микрочипов будет осуществляться путем печати чипов с новыми комплексами Cas/gRNA - этот процесс, как ожидается, займет 24 часа или меньше.
ММП обещает обеспечить не только идентификацию микроорганизмов на уровне вида или штамма, но и информацию о генетически закодированных характеристиках, таких как устойчивость к противомикробным препаратам, а также данные об экспрессии генов для определения тяжести заболевания у человека.
Прогнозируемое время от получения образца до ответа равное 15 минутам позволит проводить больше анализов в день, что даст возможность принимать соответствующие меры практически в режиме реального времени.
* CRISPR, точнее, CRISPR/Cas9 — мощный инструмент редактирования геномов. Он основан на элементе защитной системы бактерий, который биологи приспособили для внесения изменений в ДНК растений, животных и даже людей. Технология позволяет внести поправки всего за несколько дней, а не недель или месяцев
