Rashid Bashir, Professor für Bioingenieurwesen und Dekan des Grainger College of Engineering, leitete ein Forscherteam in einem Projekt, das zu einer neuen Technologie führte, die eine schnelle und hochempfindliche Erkennung multiresistenter Bakterien und anderer Krankheitserreger in niedrigen Konzentrationen ermöglicht.
Diese Forschung wurde in einem Artikel in den Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) vorgestellt.
Forscher haben einen CRISPR-basierten Test entwickelt, der geringe Mengen an pathogenem Erbgut im Blut schnell nachweist. Dies geschieht ohne Nukleinsäureamplifikation.
Bei CRISPR/Cas-basierten Diagnosetests binden Leit-RNAs an pathogene DNA oder RNA. Dadurch werden Cas-Enzyme aktiviert und spalten die Reporter-Nukleinsäuren, die beim Spalten fluoreszieren. Die CRISPR-basierte Einzeltechnik erkennt jedoch ohne einen Vorverstärkungsschritt keine Pathogene in geringen Konzentrationen.
Bashirs Team entwickelte einen CRISPR-basierten Diagnosetest, der diesen Amplifikationsschritt umgeht, indem er zwei CRISPR/Cas-Einheiten zu einem Komplex namens CRISPR-Cascade kombiniert. Eine Einheit enthält eine spezifische Leit-RNA für eine bestimmte pathogene Nukleinsäure und ein Cas-Protein. Wenn das Cas-Protein speziell konstruierte Nukleinsäuren spaltet, die dem System hinzugefügt werden, werden Teile der Nukleinsäuren frei, die binden und ein zweites CRISPR/Cas-Protein aktivieren können. Dies löst eine positive Rückkopplungsschleife aus, die zu einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis führt.
Der Test zeigte eine beispiellose Sensitivität. Er konnte auch multiresistente Staphylococcus-aureus-DNA ohne vorherige Amplifikation in Konzentrationen nachweisen, die um Größenordnungen unter dem Grenzwert eines Tests mit einem einzelnen Cas lagen. Der Test lieferte ein einfaches „Ja/Nein“-Ergebnis für das Vorhandensein eines beliebigen Erregers in Proben, die mit vier häufigen Blutstromerregern angereichert waren.
