對抗COVID-19大流行的主要障礙之一是大規模快速檢測的可用性，了解誰被感染將為政府和市民提供有關病毒潛在傳播和威脅的寶貴數據。但是，目前的檢測等待時間通常要幾天，如果需要處理實驗室的積壓測試時，甚至需要更長的時間。而且，大多數感染者症狀輕微或沒有症狀，但仍攜帶並傳播病毒，這一事實使情況更加惡化。
12月4日，來自加州大學伯克利分校和加州大學舊金山分校的研究小組發表在《Cell》上的一項新研究中，概述了一項基於CRISPR的COVID-19測試技術，該技術使用智慧型手機攝像頭在30分鐘內就能提供準確的結果。更重要的是，這項新的測試技術不僅可以產生陽性或陰性結果，還可以測量給定樣品中的病毒載量（或SARS-CoV-2的濃度）。
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.12.001
目前檢測COVID-19使用的定量PCR方法是檢測的金標準。但是，使用此技術檢測SARS-CoV-2的問題之一是需要DNA。冠狀病毒是一種RNA病毒，這意味著要使用PCR方法，必須先將病毒RNA轉化為DNA。另外，該技術依賴於兩步化學反應，包括一個擴增步驟，以提供足夠的DNA供其檢測。因此，當前的測試通常需要訓練有素的操作人員、專業的試劑和笨重的實驗室設備，這嚴重限制了可以進行測試的位置並延遲了得到結果的時間。
作為PCR的替代方法，科學家正在開發基於基因編輯技術CRISPR的檢測策略，該技術擅長特異性鑑定遺傳物質。
迄今為止，所有CRISPR檢測都要求將病毒RNA轉化為DNA並進行擴增，然後才能對其進行檢測，這增加了檢測時間和複雜性。相比之下，這項最新研究中描述的新穎方法跳過了所有轉換和擴增步驟，使用CRISPR直接檢測病毒RNA。
在新的檢測方法中，研究人員將Cas13蛋白與報告分子結合，該分子能在切割後發出螢光，然後與來自鼻拭子的患者樣品混合，將樣品放置在連接到智慧型手機的設備中。如果樣品中含有來自SARS-CoV-2的RNA，Cas13將被激活並切割報告分子，從而導致螢光信號的發射。然後，從本質上轉換為顯微鏡的智慧型手機相機可以檢測螢光並報告拭子測試呈陽性。
將手機相機用作可攜式讀板器
此外，這種檢測方法可以適應於各種手機，從而使該技術易於使用。
該研究的主要作者之一Ott博士說：「真正使這項技術與眾不同的是，它使用一步反應直接測試病毒RNA，而傳統的PCR測試則採用兩步反應。更簡單的化學反應與智慧型手機攝像頭搭配使用，可以縮短檢測時間，並且不需要複雜的實驗室設備。它還可以使測試產生定量的測量結果，而不僅僅是簡單的陽性或陰性結果。」
而選擇使用手機作為檢測設備的基礎，是因為它們具有直觀的用戶界面和可用於檢測螢光的高度敏感的攝像頭。同時，手機也已批量生產且具有成本效益。
隨後，研究人員使用患者樣品測試了他們的新方法。結果表明，對於具有臨床相關病毒載量的樣品，該設備可以提供非常快速的結果周轉時間。實際上，該設備可在5分鐘內準確檢測出一組陽性樣品。對於病毒載量低的樣品，最多需要30分鐘便能將其與陰性結果區分開。
新的基於CRISPR的檢測不僅為快速測試提供了一個有希望的選擇，並且通過使用智慧型手機避免了笨重的實驗室設備，使這項技術變得更便攜，最終可能會用於即時醫療服務，甚至在家中使用。除了診斷SARS-CoV-2，它還可以擴展到其他的呼吸道病毒中。
此外，智慧型手機相機的高靈敏度以及連接性、GPS和數據處理功能，使其成為診斷資源匱乏地區疾病的誘人工具。
Ott博士說：「我們希望將這項測試開發到一種設備上，該設備可以將結果立即上傳到基於雲的系統中，同時保護患者的隱私，這對於聯繫追蹤和流行病學研究至關重要。這種基於智慧型手機的診斷測試可以在控制當前和未來的流行病中發揮關鍵作用。」
來源：生物探索