Vědci vyvíjejí novou generaci DNA testů pro široké spektrum využití
26. 06. 2024
Výzkumná skupina pod vedením Edwarda Curtise vyvinula dva nové typy katalytických DNA molekul (tzv. deoxyribozymů), které můžou posloužit jako základ nové generace testů na přítomnost různých patogenů. Upravená DNA totiž dokáže fungovat jako senzor a detekovat cílové molekuly specifické pro určitá onemocnění prostřednictvím světelného záření (fluorescence) nebo barvy. Výsledky výzkumu zveřejnil ve dvou článcích přední vědecký časopis Nucleic Acids Research.
Tým Edwarda Curtise se zabývá funkčním potenciálem nukleových kyselin dlouhodobě. Ještě poměrně nedávno se věřilo, že hlavní funkcí DNA a RNA je uchovávání a přenos genetické informace. Nyní je však jasné, že nukleové kyseliny toho zvládnou mnohem víc. Vážou například cílové molekuly s vysokou afinitou a specifitou a dokonce katalyzují (urychlují) chemické reakce. Objev DNA nebo RNA molekul s požadovanou funkcí usnadňuje technika tzv. řízené evoluce. Základní myšlenkou této metody je vytvořit obrovskou knihovnu obsahující obvykle několik biliard (10^15) náhodných sekvencí DNA nebo RNA. Cílem je pak objevit mezi nimi takové, které by umožnily nukleové kyselině fungovat jako DNA enzym (deoxyribozym) se schopností produkovat světlo nebo barvu. První vzácná molekula, kterou se jim touto cestou podařilo před třemi lety najít, vyzařuje záblesk modrého světla a nese jméno Supernova.
Ve své nejnovější práci použili vědci z Curtisovy skupiny řízenou evoluci k objevu nových molekul DNA, které dokážou produkovat světelné záření (fluorescenci) nebo měnit barvu. Kromě toho vyvinuli několik různých způsobů, jak je převést na senzory, které jsou aktivní pouze v přítomnosti cílové molekuly. Jeden senzor pak dokonce úspěšně použili v praxi, konkrétně k detekci inhibitorů enzymu endoribonukleázy Nsp15 ze SARS-CoV-2. Další senzory by měly v budoucnu posloužit k diagnostice specifických nemocí. Doktorand Martin Volek, první autor obou článků, vysvětluje: "Naše nové DNA enzymy se jmenují Aurora a Apollon. Aurora generuje purpurové záření, zatímco Apollon produkuje žlutou barvu. Aurora je citlivější, ale žlutý signál z Apollona lze pozorovat pouhým okem, bez speciálního vybavení. To by mohlo být užitečné pro diagnostické testy na místech s omezenými zdroji nebo nedostatkem vyškoleného personálu."
Edward Curtis, který v ÚOCHB vede vědeckou skupinu 'Funkční potenciál nukleových kyselin', odkazuje na zkušenosti s využitím PCR a antigenních testů během covidové pandemie. Ačkoli jsou PCR testy extrémně citlivé, ke slovu se dostávaly méně často. Antigenní varianta je totiž levnější a použít ji zvládne prakticky kdokoliv a kdekoliv. Podobnými výhodami, jako AG test, se může pochlubit i DNA enzym Apollon, který se vyznačuje jednoduše viditelnou žlutou barvou.
"Pokud nastane další pandemie, chceme být lépe připraveni než při té poslední," vysvětluje Edward Curtis a dodává: "Součástí kýžené připravenosti je i schopnost rychle vyvinout testy pro určení různých chorob.“ On a jeho kolegové proto v současnosti pracují na výrobě pilotního senzoru pro detekci virů. Využití katalytické DNA je pro tento účel, zdá se, přirozenou volbou.
Publikace:
Volek, M.; Kurfürst,J. ; Kožíšek, M. ; Srb, P. ; Veverka, V. ; Curtis, E. A. ‘Apollon: a deoxyribozyme that generates a yellow product’, Nucleic Acids Research, 2024;, gkae490, https://doi.org/10.1093/nar/gkae490
Volek, M.; Kurfürst,J. ; Drexler, M;. Svoboda, M; Srb, P.; Veverka, V.; Curtis, E. A. ‘Aurora: a fluorescent deoxyribozyme for high-throughput screening’, Nucleic Acids Research, 2024; gkae467, https://doi.org/10.1093/nar/gkae467
Kontakt:
Veronika Sedláčková
ÚOCHB – Komunikace
+420 602 160 135
veronika.sedlackova@uochb.cas.cz
Přečtěte si také
- Strnulost českého trhu práce
- Skrytý poklad v Galaxii
- Vychází poslední svazek monumentální Květeny České republiky
- Medaile AV ČR převezmou dva biologové
- Při ÚOCHB AV ČR vzniká nová firma působící na poli genové terapie
- Nová laboratoř testuje originální technologii pro výrobu radionuklidu
- Objevitel buněk klíčových po imunitu míří do Prahy
- Astronomický ústav je již 70 let součástí Akademie věd
- Apokalypsa získala 1. místo v soutěži Nejkrásnější české knihy 2023
- Prémie Otto Wichterleho pro rok 2024
Vědy o Zemi
Vědecká pracoviště
- Geofyzikální ústav AV ČR
Geologický ústav AV ČR
Ústav fyziky atmosféry AV ČR
Ústav geoniky AV ČR
Ústav pro hydrodynamiku AV ČR
Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR
Výzkum ve vědách o Zemi je soustředěn na dvě hlavní oblasti: globálně kontinentální fyzikální a geologické problémy složení, struktury a vývoje zemského tělesa, včetně jeho plynného obalu, a lokálně regionální vlastnosti vnitřní struktury území České republiky, jež představuje unikátní geologickou formaci v Evropě. Historie českých a moravských geologických jednotek, oscilace klimatu a environmentální proměny v nedávné geologické minulosti jsou předmětem rostoucího zájmu, stejně tak jako paleomagnetismus, paleontologie a procesy v horninovém prostředí vyvolané lidskou činností. Studují se příčiny indukovaných seismických vln, je mapována kontaminace půdy a sedimentů, jsou vyhledávány a vyšetřovány lokality vhodné jako případná úložiště radioaktivních odpadů. Přechodové a horní vrstvy atmosféry jakož i bližší okolí Země jsou zkoumány především z globálního hlediska fyziky jejího plynného obalu, zatímco klimatické předpovědi a studium dlouhodobých změn atmosférické cirkulace jsou omezeny převážně na oblast střední Evropy. Sekce zahrnuje 6 ústavů s přibližně 480 zaměstnanci, z nichž je asi 320 vědeckých pracovníků s vysokoškolským vzděláním.