基於CRISPR-Cas12的新冠病毒便捷診斷產品,45分鐘內出結果

2021-01-15 騰訊網

全球範圍內，新冠疫情仍然嚴峻，確診病例數量持續攀升。快速切斷病毒的人際傳播是控制疫情的關鍵，這依賴於精準快速的病毒分析技術。但對於當前常用的qRT-PCR檢測方法，由於需要將樣本運送到實驗室，因此篩查和診斷新冠疑似病例通常需要24小時以上。除此之外，儘管血清學檢測方法頗為方便快捷，但在診斷急性SARS-CoV-2感染方面受到限制，靈敏度和特異性仍有待提高。因此，開發一種更為快速便捷、易於獲取且有效的新冠病毒檢測方法，已成為迫在眉睫工作。

為了克服以上問題，來自加州大學舊金山分校及Mammoth Biosciences公司的研究人員日前成功開發了一種基於CRISPR-Cas12分析技術的新冠病毒快速分子檢測方法。據悉，該方法可以在30~45分鐘內獲得檢測結果，陽性預測率達95％，陰性預測率達100％，檢測表現與基於RT-PCR的核酸檢測不相上下。研究人員表示，該方法為美國CDC等機構開展的新冠病毒qRT-PCR檢測方法提供了直觀、快速的替代方案，並有助於在臨床診斷實驗室之外（例如機場、急診室等其他地點）進行即時的新冠病毒檢測。

相關研究成果近日在線發表於Nature Biotechnology期刊，論文題為「CRISPR-Cas12-based detection of SARS-CoV-2」。加州大學舊金山分校Charles Chiu教授及Mammoth Biosciences公司首席技術官Janice Chen為該論文共同通訊作者。

圖：文章發表於Nature Biotechnology期刊

在文章中，研究人員詳細介紹了他們的工作。具體而言，研究人員開發了一種快速、易於實施且準確的基於CRISPR-Cas12的檢測方法，名為「DETECTR」。該方法使用環介導擴增（RT-LAMP）技術，能夠對從鼻咽或口咽拭子中提取的RNA進行同時逆轉錄和等溫擴增，然後對預定義的冠狀病毒序列進行Cas12檢測，之後切割報告分子以確認檢測到的病毒。使用者可以像做家用驗孕測試一樣，在可視化讀出條上讀取結果。

圖：SARS-CoV-2 DETECTR檢測流程示意圖

研究人員首先設計了針對病毒E和N基因的引物，並設計了Cas12 指導RNA來檢測E基因中的三種SARS樣冠狀病毒，並僅檢測N基因中的SARS-CoV-2。他們使用合成溶於無核酸酶水的體外轉錄SARS-CoV-2 RNA基因靶標，證明基於CRISPR-Cas12的檢測可以利用N基因gRNA對相關冠狀病毒株區分無交叉反應的SARS-CoV-2，以及使用E基因gRNA的預期交叉反應。然後，他們優化了以E基因、N基因和人源RNase P基因為對照的分析條件。「如果在E和N基因都檢測到，則認為SARS-CoV-2 DETECTR檢測結果為陽性；如果存在E或N基因，則檢測結果為假定陽性。」作者在文中介紹，「這種結果解讀與當前美國FDA EUA指南以及最近在EUA下批准的即時醫療診斷是一致的。」

最後，研究人員使用參照樣品和臨床樣品（包括36例COVID-19患者和42例其他病毒性呼吸道感染患者）進行了驗證，結果表明該方法檢測SARS-CoV-2病毒的陽性預測率達95％，陰性預測率達100％。

圖：運行檢測所需設備

研究人員指出，與大多數基於PCR的檢測方法（包括美國CDC的RT-PCR檢測）相比，這種檢測方法提供了一種更為快速的替代方案，並提供一個可視化的讀取結果。值得關注的是，該檢測方法基於Mammoth Biosciences公司開發的疾病檢測技術平臺，通過側向層析檢測試紙提供結果，類似於在家庭使用的妊娠檢測。研究人員補充說，操作人員僅需使用可攜式加熱器和現成的試劑以及一次性側向層析檢測試紙，就能進行SARS-CoV-2 DETECTR檢測。

論文通訊作者Charles Chiu在一份聲明中表示：「 CRISPR技術的引入和可用性將加速部署下一代COVID-19感染診斷檢測產品。」目前，該檢測尚未獲得美國FDA批准，但UCSF研究人員正在對其進行臨床驗證，以獲得FDA的緊急使用授權（EUA）。

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