อุปกรณ์ราคาประหยัดที่ออกแบบมาสำหรับการทดสอบตัวแปรโควิด 1 ชั่วโมง

นักวิจัยของฮาร์วาร์ดและ MIT ได้ร่วมมือกันสร้างต้นแบบการทดสอบโควิดโดยอาศัยน้ำลายในตัวเอง ซึ่งสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างตัวแปรต่างๆ ได้ภายในหนึ่งชั่วโมง และ "แม่นยำเท่ากับการทดสอบ PCR ที่ใช้อยู่ในขณะนี้" ตามข้อมูลของ MIT

มันถูกเรียกว่า 'miSherlock' สำหรับ 'Sherlock ที่มีเครื่องมือน้อยที่สุด' โดยที่ Sherlock คือการทดสอบ DNA/RNA แบบ Crispr ที่คิดค้นขึ้นที่ Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering ของ Harvard

ต้องใช้สองส่วน: สารเคมีที่บรรจุไว้ล่วงหน้าและฮาร์ดแวร์ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปและชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติ นอกจากนี้ยังมีแอพโทรศัพท์เสริมอีกด้วย

ตามข้อมูลของ Wyss Institute อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถประกอบได้ในราคาประมาณ 15 เหรียญสหรัฐ (ผลิตจำนวนมากประมาณ 3 เหรียญสหรัฐ) และการทดสอบควรมีราคาประมาณ 6 เหรียญต่อเครื่อง

Devora Najjar นักวิจัยจาก MIT กล่าวว่า "ข้อดีอย่างหนึ่งของ miSherlock คือเป็นแบบโมดูลาร์ทั้งหมด “ตัวอุปกรณ์เองนั้นแยกจากชุดตรวจ ดังนั้นคุณจึงสามารถเสียบชุดตรวจต่างๆ สำหรับลำดับเฉพาะของ RNA หรือ DNA ที่คุณพยายามจะตรวจจับได้ การทดสอบสำหรับเป้าหมายใหม่สามารถสร้างขึ้นได้ในเวลาประมาณสองสัปดาห์ ทำให้สามารถพัฒนาการทดสอบสำหรับสายพันธุ์ใหม่ของ SARS-CoV-2 รวมถึงโรคติดเชื้ออื่นๆ ได้”

การทดสอบทางเคมีมีหลายขั้นตอน (ดูด้านล่าง) และฮาร์ดแวร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ขั้นตอนเหล่านี้กลายเป็นขั้นตอนง่ายๆ สำหรับผู้ใช้ ซึ่งขั้นแรกจะถ่มน้ำลายลงในภาชนะแบบกำหนดเองผ่านกรวยขนาดเล็กแบบใช้แล้วทิ้ง

Tภาชนะบรรจุน้ำลายของเขาถูกผลักเข้าไปในห้องแรกของสองห้องในฮาร์ดแวร์ที่ใช้พลังงานแบตเตอรี่ โดยที่ตัวอย่างจะถูกทำให้ร้อนถึง 95 องศาเซลเซียสเป็นเวลาสามถึงหกนาทีในขณะที่ทำปฏิกิริยาและซึมเข้าไปในตัวกรอง

ตัวกรองนี้จะเข้าไปในห้องที่สอง ซึ่งผู้ใช้ดันเข้าไปด้วยลูกสูบที่เจาะอ่างเก็บน้ำด้วย ทำให้สารเคมีเชอร์ล็อกแห้งทำปฏิกิริยากับอนุภาคบนพื้นผิวของตัวกรอง การทดสอบหลายครั้งสามารถทำได้ในห้องที่สองพร้อมกัน

ไฟ LED ในตัวที่เปิดใช้งาน 55 นาทีต่อมาทำให้ของเหลวเรืองแสงได้อย่างเห็นได้ชัดหากมี Covid-19 หรือตัวแปรเฉพาะของ Covid-19 ที่ต้องการโดยแพ็คเกจเคมี ผู้ใช้ “ยังสามารถใช้แอพสมาร์ทโฟนที่มาพร้อมกับที่วิเคราะห์พิกเซลที่ลงทะเบียนโดยกล้องของสมาร์ทโฟนเพื่อให้การวินิจฉัยในเชิงบวกหรือเชิงลบที่ชัดเจน” ตาม Wyss Institute

ชีวเคมี

เชอร์ล็อก (ปลดล็อกตัวรายงานเอนไซม์ความไวสูงเฉพาะ) ใช้การกระทำ 'ขากรรไกรโมเลกุล' ของ Crispr เพื่อตัด DNA หรือ RNA ที่ตำแหน่งเฉพาะ จากนั้นทำงานที่สองหากงานแรกสำเร็จ

สำหรับการทดสอบนี้ ปฏิกิริยาของ Sherlock ได้รับการออกแบบครั้งแรกเป็นการทดสอบแบบครอบคลุมเพื่อระบุกลุ่มของ Covid-19 RNA ที่ใช้ร่วมกันโดยตัวแปรต่างๆ และจากนั้นจะทำให้เกิดการเรืองแสงหากทำได้สำเร็จ

ปฏิกิริยา Sherlock ที่ตามมาได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจจับการกลายพันธุ์ของอัลฟ่า เบต้า และแกมมา (เดลต้าหายากในระหว่างโครงการ) ในโปรตีน 'สไปค์' ของโควิด-19 แยกจากกัน ในทำนองเดียวกันบ่งชี้ว่าตรวจพบการเรืองแสง

สถาบันระบุว่าน้ำลายจะรวบรวมได้ง่ายเมื่อเทียบกับผ้าเช็ดปาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเลือกน้ำลาย แต่น้ำลายยังมีเอนไซม์ที่ทำให้เกิดผลบวกที่ผิดพลาดอีกด้วย

ขั้นตอนการให้ความร้อนจะกระตุ้นสารเคมีในภาชนะตัวอย่างที่หยุดเอ็นไซม์ที่เป็นเท็จเหล่านี้ เช่นเดียวกับสารเคมีที่ทำลายอนุภาคไวรัส Covid-19 ที่เปิดออก เพื่อให้สามารถดักจับ RNA ของไวรัสบนพื้นผิวของตัวกรองที่ออกแบบมาเป็นพิเศษได้

ฮาร์วาร์ดทำการทดสอบกับผู้ป่วยโรคโควิด-27 19 รายและผู้ป่วยที่มีสุขภาพดี 21 ราย โดย miSherlock เวอร์ชันแบบครอบคลุมระบุผู้ป่วยโควิด-96 ได้ 19% และผู้ป่วยสุขภาพดี 95% การทดสอบเวอร์ชันแยกความแตกต่างของอัลฟ่า เบต้า และแกมมา ทำงานกับตัวอย่างเทียมที่ทำจากน้ำลายที่ดีต่อสุขภาพและอาร์เอ็นเอของไวรัสสังเคราะห์ที่ระดับความเข้มข้นต่างๆ

miSherlock ได้รับการอธิบายไว้ใน 'SHERLOCK ที่ใช้เครื่องมือน้อยที่สุด (miSHERLOCK) สำหรับการวินิจฉัยโรคซาร์ส-CoV-2 แบบจุดดูแลตาม CRISPR และสายพันธุ์ที่เกิดใหม่' ซึ่งตีพิมพ์ใน Science Advances และสามารถดูได้โดยไม่ต้องชำระเงิน