En illustration av en ny biosensor som binder till en målmolekyl och avger ljus. Skapandet av biosensorn leddes av UW Medicine Institute for Protein Design. Kredit:Ian Haydon/UW Medicine Institute for Protein Design
Forskare har skapat ett nytt sätt att upptäcka proteinerna som utgör det pandemiska coronaviruset, samt antikroppar mot det. De designade proteinbaserade biosensorer som lyser när de blandas med komponenter av viruset eller specifika COVID-19-antikroppar. Detta genombrott kan möjliggöra snabbare och mer utbredda tester inom en snar framtid. Forskningen dyker upp i Natur .
För att diagnostisera coronavirusinfektion idag, de flesta medicinska laboratorier förlitar sig på en teknik som kallas RT-PCR, som förstärker genetiskt material från viruset så att det kan ses. Denna teknik kräver specialiserad personal och utrustning. Den förbrukar också labbtillbehör som nu är mycket efterfrågade över hela världen. Brister i försörjningskedjan har bromsat testresultaten för covid-19 i USA och utanför.
I ett försök att direkt detektera coronavirus i patientprover utan behov av genetisk amplifiering, ett team av forskare under ledning av David Baker, professor i biokemi och chef för Institutet för proteindesign vid UW Medicine, använde datorer för att designa nya biosensorer. Dessa proteinbaserade enheter känner igen specifika molekyler på ytan av viruset, binda till dem, avger sedan ljus genom en biokemisk reaktion.
Antikroppstester kan avslöja om en person har haft covid-19 tidigare. Den används för att spåra spridningen av pandemin, men det , för, kräver komplex laboratorieutrustning och utrustning.
Alfredo Quijano-Rubio bedriver forskning vid UW Medicine Institute for Protein Design i Seattle. Han ledde arbetet med design och testning av nya ljusemitterande biosensorer för att upptäcka proteiner och antikroppar från coronavirus. Framtida modifieringar av denna modellbiosensor kan också vara användbara för att detektera andra kliniskt viktiga molekyler i cancer och infektionssjukdomar. Kredit:Ian Haydon/UW Institute for Protein Design
Samma team av UW-forskare skapade också biosensorer som lyser när de blandas med COVID-19-antikroppar. De visade att dessa sensorer inte reagerar på andra antikroppar som också kan finnas i blodet, inklusive de som riktar sig mot andra virus. Denna känslighet är viktig för att undvika falskt positiva testresultat.
"Vi har visat i labbet att dessa nya sensorer lätt kan upptäcka virusproteiner eller antikroppar i simulerad näsvätska eller donerat serum, sa Baker. "Vårt nästa mål är att säkerställa att de kan användas på ett tillförlitligt sätt i en diagnostisk miljö. Detta arbete illustrerar kraften i de novo proteindesign för att skapa molekylära enheter från grunden med nya och användbara funktioner."
Utöver covid-19, Teamet visade också att liknande biosensorer kunde designas för att detektera medicinskt relevanta humana proteiner som Her2 (en biomarkör och terapimål för vissa former av bröstcancer) och Bcl-2 (som har klinisk betydelse vid lymfom och vissa andra cancerformer), samt ett bakteriellt toxin och antikroppar som riktar sig mot hepatit B-virus.
