Säsongen för förkylning, influensa och covid-19 för med sig den nu välbekanta ritualen:svep, vänta, titta på resultatet. Men vad händer om, istället för att ta 15 minuter eller mer, ett test snabbt kan avgöra om du har covid-19 med en glödande kemikalie? Nu, i ACS Central Science , beskriver forskare ett potentiellt COVID-19-test inspirerat av bioluminescens. Med hjälp av en molekyl som finns i kräftdjur har de utvecklat ett snabbt tillvägagångssätt som upptäcker SARS-CoV-2-protein jämförbart med ett som används i vaccinforskning.
Från eldflugor till lanternfiskar, många djur har de kemiska verktygen för att producera ljus. Typiskt kräver denna reaktion substratet luciferin och enzymet luciferas. En klass av mindre särskiljande luciferiner, känd som föreningar av imidazopyrazinontyp (IPT), kan lysa när de möter andra proteiner, inklusive sådana som inte anses vara enzymer.
Tidigare forskning tyder på att IPT-luciferiner skulle kunna fungera som grunden för en ny typ av medicinskt test som använder luminescens för att meddela närvaron av ett målprotein i ett prov. Ryo Nishihara, Ryoji Kurita och kollegor misstänkte att ett IPT-luciferin kunde reagera med spikproteinet SARS-CoV-2, vilket gör att viruspartiklarna kan invadera celler och orsaka COVID-19—och öppna dörren för att utveckla ett glödande test.
Teamet undersökte först 36 olika IPT-luciferins förmåga att reagera med en enda enhet spikprotein. Endast en molekyl, som kom från små kräftdjur från släktet Cypridina, avgav ljus. Forskarna testade sedan luciferinets aktivitet med spikproteinet i dess naturliga tillstånd, eftersom tre enheter hopviktes.
De fann att en tillräcklig mängd ljus kunde detekteras under loppet av 10 minuter. En kommersiellt tillgänglig luminescensavläsningsanordning krävdes; ljuset kunde inte ses med blotta ögat. Ytterligare experiment visade att IPT-luciferinet var selektivt eftersom det inte glödde när det exponerades för sex proteiner som förekommer i saliv. De definierar denna specifika luminescensreaktion av icke-luciferas-biomolekyler som "biomolekyl-katalyserande kemiluminescens (BCL)".
Slutligen fann de att luciferin kunde upptäcka mängden spikprotein i saliv med samma noggrannhet som en teknik som för närvarande används vid vaccinutveckling. Men luciferinsystemet gav resultat på en minut – betydligt snabbare än de nuvarande snabba vårdtesterna.
Detta BCL-baserade tillvägagångssätt skulle kunna fungera som grunden för ett enkelt "mix and read"-test där IPT-luciferin tillsätts till obehandlad saliv från någon som misstänks ha covid-19, enligt forskarna. De noterar att ett liknande tillvägagångssätt skulle kunna anpassas för att upptäcka andra virus som har spikliknande proteiner, såsom influensa, MERS-CoV och andra coronavirus.
Mer information: Pseudo-luciferasaktivitet hos SARS-CoV-2 spikproteinet för Cypridina Luciferin, ACS Central Science (2024). DOI:10.1021/acscentsci.3c00887
Journalinformation: ACS Central Science
Tillhandahålls av American Chemical Society
