Устройство, позволяющее провести 1000 одновременных тестов для идентификации патогенов

Министерство обороны США обратилось к ученым с призывом разработать устройства для обнаружения патогенных угроз, которые способны проводить до 1000 диагностических тестов менее чем за 15 минут. В идеале устройства должны определять наличие патогена и полезные подробности о нем, такие как лекарственно-устойчивый сорт, тяжесть инфекции и любые сопутствующие инфекции.

Агентство по оборонным передовым исследовательским проектам (DARPA), которое осуществляет инвестиции в прорывные технологии от имени Министерства обороны, будет осуществлять надзор за этой инициативой.  

Ранее многие разработчики уже пытались разработать подобное устройство - трикордер, которое "диагностирует все", как в фильме Star Trek, но без особого успеха.  Но DARPA делает ставку на то, что новая технология, использующая методы редактирования генов, может достичь этой цели. На этот проект, который получил название DIGET (Detect It with Gene Editing Technologies), агентство может выделить более 60 млн. долл. 

По словам программного менеджера DARPA Рени Вегжина,

Когда армия вступает в дело во время вспышки заболевания, остается очень мало времени, чтобы решить, что делать дальше - какие контрмеры использовать, какие средства защиты поставить, или сколько врачей привлечь. Например, группа может располагать шестью местами в вертолете и 100 больными людьми, и ей необходимо быстро определить, кто больше всего нуждается в эвакуации и неотложной помощи. Нам нужно устройство, которое обеспечивает очень качественную и достоверную информацию о заболевании менее чем за 15 минут. 

Инструменты, которыми мы располагаем сегодня, являются либо быстрыми с информацией с низким уровнем доверия, либо медленными, работающими в течение нескольких дней, но с более подробной информацией. Проблема, связанная со вспышкой гриппа H1N1 в 2009 году, заключалась в том, что мы получили много ложных срабатываний от используемого на месте диагностического прибора, и эта ошибка способствовала распространению заболевания.

Способность различать, например, малярию и лихорадку Эбола будет иметь большое влияние на уход и карантин. Или грипп, когда не только надо определить, что это грипп, но и то, является ли он лекарственно-устойчивым видом, и не является ли он свиным. Авторы предложений должны выбрать примерно из шести различных панелей заболеваний, включая панель по респираторным заболеваниям, панель по лихорадке или сепсису.

В техническом задании DARPA просит разработать два отдельных устрйоства. Первое устройство - это портативный диагностический прибор, который может подтвердить наличие как минимум 10 различных болезнетворных микроорганизмов. Устройство не должно содержать электронику и давать результаты, которые могут быть восприняты необученным человеком, как тест на беременность. Второе устройство должно быть многократно мультиплексированным и может включать в себя электронику. Инструмент должен быть способен выполнять 1000 тестов одновременно и давать более подробную информацию о патогене, например, является ли он лекарственно-устойчивым. Оба устройства должны дать ответы менее чем за 15 минут.

Предполагается, что устройство должно опираться на новый способ использования инструмента редактирования генов CRISPR, который до сих пор не применялся в клинической практике в качестве диагностического средства. Короткая цепочка генетического кода, называемая гидовая РНК, помогает молекуле, редактирующей гены, найти и связаться с коррелирующими сегментами кода РНК, указывающим на болезнь. В качестве детектора этот генно-редактирующий комплекс активируется мишенью, и после активации сопутствующая деятельность молекулы-редактора начинает обрабатывать другие РНК, расположенные поблизости, которые действуют как усилители сигнала и могут быть легко обнаружены. В связи с большим количеством нецелевой активности этот сигнал усиливается и легко может быть зарегистрирован. В 2017 и 2018 годах были опубликованы статьи, которые описывают этот метод подробнее.

Первые предложения от потенциальных участников проекта DARPA рассчитывает получить до 7 января будущего года.