Para ilmuwan di Penn State telah mengembangkan tes yang memungkinkan mereka mengukur secara langsung viral load HIV dalam setetes darah. Teknologi ini juga lebih cepat dan lebih murah daripada pendekatan saat ini. Saat ini, RT-PCR biasanya digunakan untuk menilai tingkat HIV dalam darah pasien, yang membutuhkan materi genetik untuk diperkuat sebelum dapat diukur. Ini memakan waktu dan tidak memberikan pengukuran langsung dari viral load, melainkan perkiraan yang mendekati. Teknologi baru ini, yang disebut Self-digitization Through Automated Membrane-based Partitioning (STAMP), bertujuan mengukur tingkat virus secara langsung hanya dalam setetes darah. Ini melibatkan pencampuran RNA virus dengan protein Cas13, yang merupakan bagian dari sistem CRISPR-Cas. Ketika diaktifkan oleh keberadaan RNA HIV, protein Cas13 akan membelah molekul reporter, menghasilkan sinyal yang dapat diukur. Pengujiannya lebih cepat, lebih murah, dan membutuhkan lebih sedikit darah daripada RT-PCR.

Mengukur viral load HIV merupakan langkah penting dalam memantau perkembangan pasien selama pengobatan. Ini dapat sangat bervariasi, dari 20 partikel virus hingga lebih dari 500.000 per tetes darah, tergantung pada tahap infeksi dan riwayat pengobatan pasien. Penting untuk mengukur viral load beberapa kali selama pengobatan untuk memastikan bahwa semuanya berjalan sesuai kebutuhan. Namun, tes saat ini untuk mencapai hal ini, yang biasanya melibatkan RT-PCR, memakan waktu dan mahal untuk dijalankan, dan tidak memberikan pengukuran langsung viral load, melainkan perkiraan proksi.

Untuk membuat teknologi diagnostik yang lebih langsung, dan yang lebih cepat dan lebih murah untuk dijalankan, para peneliti ini telah beralih ke sistem CRISPR-Cas. Sistem CRISPR-Cas menjadi terkenal sebagai alat pengeditan gen, tetapi juga memiliki peran dalam teknologi diagnostik karena kemampuannya untuk secara spesifik mengidentifikasi dan memanipulasi materi genetik.

Uji STAMP Penn State melibatkan pencampuran HIV RNA dengan protein Cas13. Kemudian para peneliti menempatkan membran polikarbonat yang mengandung nanopori di atas sampel. Pori-pori sangat kecil sehingga hanya memungkinkan tetesan kecil masuk, yang mengandung satu molekul RNA dengan protein Cas13 terpasang. Di hadapan RNA HIV, protein Cas13 diaktifkan, membelah molekul reporter, dan menciptakan sinyal terukur yang dapat dilihat di dalam tetesan yang tertutup nanopori.

“Dengan menghitung jumlah tetesan yang menunjukkan sinyal ini, kami dapat menentukan jumlah HIV dalam darah seseorang,” kata Weihua Guan, peneliti yang terlibat dalam proyek tersebut. “Semakin banyak tetesan dengan sinyal, semakin tinggi viral load. Sementara peningkatan lebih lanjut diperlukan untuk meningkatkan batas deteksi dan mengotomatiskan penyiapan, metode CRISPR digital berbasis STAMP menunjukkan potensi besar untuk memajukan pemantauan viral load HIV.”

Gambar atas: Dalam metode kuantifikasi baru yang dikembangkan oleh para peneliti Penn State, sinyal molekul bersinar hijau ketika HIV terdeteksi dalam molekul RNA. Dengan menghitung sinyal, peneliti dapat mengukur viral load dalam sampel. Kredit: Disediakan oleh Weihua Guan.

Belajar di jurnal ACS Nano: CRISPR-Cas13a Digital Berbasis STAMP untuk Kuantifikasi Bebas Amplifikasi dari Viral Load Plasma HIV-1

Melalui: Penn State