Група ученици от обществено средно училище в Джорджия се сблъскаха със скептицизъм, когато решиха да се опитат да намерят начин за по-ранно откриване на лаймската болест( болестта на Лайм).

Но учениците от гимназия „Ламбърт“ в предградията на Атланта, Джорджия, продължиха напред със своята идея, използвайки генетичната технология за редактиране CRISPR, и я представиха на състезанието iGEM – своеобразна научна олимпиада – в Париж. iGEM означава „Международна генетично модифицирана машина“ и годишното състезание съществува от около 20 години.

Сега учените твърдят, че новаторската работа на учениците може да представлява голям пробив, ако допълнителните тестове се окажат успешни.

„Правим нещо в нашата училищна лаборатория, което потенциално може да има огромно въздействие върху милиони хора. Не е като да казваме: ‘О, просто правя това малко нещо, което може да помогне за оценката ми'“, казва завършващата ученичка Клеър Лий. „Това може да помогне за спасяването на животи.“

Какво създадоха учениците от Ламбърт

Лий и нейните колеги работят като тийнейджъри генетични инженери в училищната си лаборатория, манипулирайки градивните елементи на живота. Учениците там, ръководени тази година от капитаните на екипа Шон Лий и Авани Картик, работят по синтетична биология – област, която комбинира биология с инженерство, генетика и компютърни науки.

За да се състезават в iGEM, екипите трябва да използват синтетична биология за решаване на реални проблеми. За своя проект учениците от Ламбърт се фокусираха върху използването на CRISPR за борба с болестта на Лайм – заболяване, което засяга близо половин милион американци годишно.

Тийнейджърите си поставиха за цел да намерят по-добър начин да го открият и лекуват – нещо, което е убягвало на възрастни учени от десетилетия. Настоящите тестове правят трудно откриването на Лайм през първите две седмици, което е именно периодът, в който е най-лесно за лечение.

Ако не се лекува, Лайм може да причини артрит, увреждане на нервите и сърдечни проблеми.

„Един от най-големите проблеми с Лайм е липсата на възможност за диагностициране“, каза Картик. „Така че много хора остават години – срещнахме някой, който е останал 15 години без диагноза.“

Иновативният подход с CRISPR

Учениците от Ламбърт се съсредоточиха върху протеин, генериран от инфекцията с Лайм, с надеждата за по-добро и по-ранно откриване. CRISPR е инструмент, който им позволява да насочват конкретни вериги на ДНК и да ги отрязват. Като премахват излишния генетичен материал, те се надяваха да разкрият протеина. След това протеинът може да бъде открит с прост тест тип комплект – като COVID-19 или теста за бременност. Всичко това беше направено с използване на симулиран кръвен серум.

Те също планираха да използват друга форма на CRISPR за лечение. Настоящите терапии за Лайм използват антибиотици, но пациентите могат да развият резистентност към тези лекарства, така че учениците планираха да използват CRISPR за блокиране на бактериите.

Това беше планът. Но екипът се сблъска със съмнения.

„Този проект в частност, аз ги предупредих: това е много високорисков, висока награда“, каза техният учител по биотехнология Кейт Шерър. Тя каза, че им е казала, че не може да си представи „нищо от това да проработи“, но че ще им помогне възможно най-много.

Тя не беше единствената скептик. „Обърнахме се към куп различни професори и заинтересовани страни, които дадоха обратна връзка за нашия проект, и те ни казаха в началото, че това може да не е толкова осъществимо, защото се опитвате да се справите с толкова голямо нещо“, каза съкапитанът на екипа Шон Лий.

Предимствата и успехът

Но екипът от гимназия „Ламбърт“ имаше предимства отвъд дързостта и умствените способности. Тяхната лаборатория, финансирана от данъкоплатците на окръг Форсайт, Джорджия, както и от корпоративни дарители, е на университетско ниво. И училището е в един от най-заможните и високопостигащи училищни райони на Джорджия.

След месеци изследвания и тестове, екипът на Ламбърт започна да показва признаци на успех в лабораторията. Това беше през септември, само седмици преди крайния им срок.

Техните тестове показаха способността да се открие Лайм вече на два дни след инфекцията – много по-рано от двете седмици при съществуващите тестове. Това, което открих, беше доказателство за концепцията; много повече тестове биха били необходими, за да се види дали това може да работи върху човешка кръв.

Състезанието в Париж

Докато октомврийският краен срок за Париж наближаваше, екипът прекарваше цели нощи, за да финализира проекта си и да обобщи резултатите си. Те кодираха и създадоха уебсайт, обясняващ проекта им на съдиите от iGEM.

Те пристигнаха в Париж в края на октомври за състезанието, което привлече повече от 400 екипа от целия свят – една трета от тях бяха ученици от средни училища.

Общо 14 от училищните екипи бяха от САЩ, според Джанет Стандивън, която ръководи международното училищно подразделение на iGEM. Имаше 120 екипа от Азия.

Един екип от Грейт Бей в Шенджен, Китай, разработи нов ензим за лечение на вътрешна плесен. Други училищни проекти включваха проектиране на култури за отглеждане на Марс и разработване на капки за очи за лечение на катаракта.

Резултати и признание

В Париж професорът от Станфорд и съосновател на iGEM Дрю Енди видя обещание в работата на учениците от Ламбърт.

„Тази година те изглежда са разработили по-добра диагностика за болестта на Лайм от всичко, което съм виждал досега“, каза Енди. „Тя е приложима не само за болестта на Лайм, но и за всичко, което може да се открие във вашата кръв.“

Но това не беше достатъчно, за да спечели екипът от Джорджия първото място. Голямата награда тази година отиде за китайския Грейт Бей.

Ламбърт, който беше номиниран в пет категории, спечели наградата за най-добър софтуерен инструмент.

И завърши в топ 10 на средните училища. Ламбърт беше единственият американски екип, който завърши там. Топ 10 включваше екип от Южна Корея и друг от Тайван. Останалите бяха всички екипи от Китай.