Молекулярные «детекторы» помогут в разы быстрее диагностировать COVID-19 на ранних стадиях

Ученые смоделировали короткие нуклеотидные последовательности — аптамеры, — с помощью которых можно почти в десять раз быстрее, чем методом ПЦР, определять наличие частиц коронавируса в слюне. Аптамеры специфично связываются с одним из самых редко мутирующих белков вируса, благодаря чему со 100% точностью выявляют как его уханьский вариант, так и штаммы Омикрон и Дельта. Кроме того, авторы описали молекулярные механизмы взаимодействия вирусных белков с аптамерами. Предложенный подход поможет в разы ускорить и удешевить тестирование на COVID-19, а также выявлять заболевание на самых ранних стадиях. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Molecular Therapy: Nucleic Acid.

Пандемия COVID-19 за три года унесла жизни более 6,8 миллионов человек, при этом вирус был выявлен почти у каждого десятого жителя планеты. Но далеко не все (особенно в начале пандемии) проходили тестирование на наличие вируса из-за высокой стоимости и длительного времени анализа. Чтобы уменьшить риск развития тяжелого течения заболевания, а также замедлить распространение коронавируса, необходимы быстрые и точные методы диагностики, которые позволят выявлять инфекцию на самых ранних стадиях. Наиболее часто тест на COVID-19 проводят с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР), которая позволяет обнаружить в образцах слизи из носоглотки гены нескольких вирусных белков. Однако такая процедура довольно дорогая и длительная — анализ занимает несколько часов.

Уже в первые дни пандемии китайские ученые предложили использовать для диагностики аптамеры — искусственно синтезированные короткие нуклеотидные последовательности. Эти молекулы к тому моменту уже использовались при разработке средств диагностики, лекарств против рака и некоторых наследственных заболеваний. Аптамеры работают по схожему с антителами принципу: они прочно связываются с антигеном, в случае COVID-19 — с вирусными белками, поэтому их можно использовать в качестве «маркеров» для выявления инфекции. Удобной мишенью для аптамеров служит N-белок в оболочке коронавируса, поскольку в нем крайне редко происходят мутации, по сравнению, например, с шиповидным S-белком, который распознается человеческими антителами. Однако до сих пор данный метод не использовался повсеместно из-за того, что механизмы взаимодействия N-белка и аптамеров оставались недостаточно понятными, а это не позволяло найти наиболее эффективные последовательности для связывания с патогеном.