Изучая иммунный ответ организма на молекулярном уровне, исследовательская группа разработала новый способ тестирования пациентов на COVID-19. Их метод потенциально может выявлять инфекции через несколько часов после заражения — намного раньше, чем современные тесты на COVID-19 могут обнаружить вирус — с почти идеальной точностью. Команда описывает свою инновацию, которая все еще находится на ранних стадиях разработки, в выпуске Cell Reports Methods от 27 февраля.
Большинство существующих тестов на COVID-19 «основаны на одном и том же принципе, заключающемся в том, что вы накопили поддающееся обнаружению количество вирусного материала, например, в носу», — говорит ведущий автор исследования Фрэнк Чжан, который работал над проектом в качестве исследователя Flatiron. научный сотрудник Центра вычислительной биологии (CCB) Института Флэтайрона в Нью-Йорке. «Это представляет собой проблему, когда время заражения находится на ранней стадии, и у вас не накопилось много вирусного материала или у вас нет симптомов».
Вместо этого новая методика основана на том, как наши тела вызывают иммунный ответ при вторжении SARS-CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19. Когда начинается штурм, включаются определенные гены. Сегменты этих генов производят молекулы мРНК, которые направляют построение белков. Конкретная смесь этих молекул мРНК изменяет типы продуцируемых белков, включая белки, участвующие в функциях борьбы с вирусами. Новый метод может с уверенностью определять, когда в организме развивается иммунный ответ на вирус COVID-19, путем измерения относительного содержания различных молекул мРНК. Новое исследование является первым, в котором используется такой подход для диагностики инфекционного заболевания.
Исследователи настроили свой метод, используя образцы крови новобранцев морской пехоты США в 2020 году, взятые до и после того, как участники заразились COVID-19. Вычислительная база исследователей выявила более 1000 изменений соотношения мРНК и вариантов, связанных с заболеванием.
При проверке с использованием реальных образцов крови новый метод показал впечатляющую точность 98,4%. Это особенно впечатляет, поскольку этот подход так же хорошо работает у бессимптомных пациентов, для которых экспресс-тесты на антигены могут быть точными менее чем на 60 процентов.
«Было действительно удивительно, что это сработало так хорошо», — говорит Чжан, ныне доцент в Медицинском центре Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе. «Это многообещающая альтернатива и дополнительный подход к обычным тестам ПЦР».
По словам Чжана, новый подход еще не готов к использованию в прайм-тайм. Он и его коллеги тестировали только образцы крови , а не образцы из носа, которые более распространены и удобны для диагностики COVID-19. Кроме того, им необходимо убедиться, что они могут различать реакцию организма на COVID-19 и его реакцию на инфекции, вызванные другими вирусами, например простуду.
Однако исследователи говорят, что они оптимистичны, поскольку другие исследовательские группы уже добились прогресса в тестах, которые смотрят исключительно на то, какие гены включаются. По словам Чжана, те же самые тесты могут легко добавить анализ мРНК, разработанный в новом исследовании, что даст еще лучшие результаты. «Все, что они могут сделать, мы, вероятно, сможем изучить и объединить усилия», включая выявление случаев в течение нескольких часов после первоначального заражения.
Чжан работал над вычислительными аспектами проекта вместе с научным сотрудником CCB Натали Зауэрвальд и заместителем директора CCB по геномике Ольгой Троянской. Стюарт Силфон из Медицинской школы Икана на горе Синай в Нью-Йорке руководил работой над биологическими компонентами исследования, а Standard BioTools в Сан-Франциско разработали установку для тестирования.
