20 分钟检测新冠!诺奖得主开辟核酸检测新技术,基于 CRISPR 完成疾速诊断 |
![]() |
起源:丁香学术 2021-08-17 12:38
以后,COVID-19 活着界范畴内年夜风行,已形成超过两亿人次的感化和四百多万人次的累计灭亡,基于 qRT-PCR(定量逆转录酶-聚合酶链反馈)的检测是以后诊断 COVID-19 的金尺度。虽然说这种办法具备很高的敏理性,但其操作仍旧过于简单,检测光阴长达数小时,无奈完成疾速的即时检测。是以,开辟比 qRT-PCR 更疾速、更容易施行以后,COVID-19 活着界范畴内年夜风行,已形成超过两亿人次的感化和四百多万人次的累计灭亡,基于 qRT-PCR(定量逆转录酶-聚合酶链反馈)的检测是以后诊断 COVID-19 的金尺度。虽然说这种办法具备很高的敏理性,但其操作仍旧过于简单,检测光阴长达数小时,无奈完成疾速的即时检测。是以,开辟比 qRT-PCR 更疾速、更容易施行的检测战略显得尤为紧张。
CRISPR/Cas 体系是用于基因编纂的分子生物学对象,有精确辨认和切割特定 DNA 和 RNA 序列的才能。2020 年的诺贝尔化学奖也颁给了 CRISPR 基因编纂技术。随后,多项 CRISPR-Cas9 基因编纂临床试验开启并得到突破性成果,并已胜利利用于人类疾病的医治。
与 Cas9 卵白分歧,Cas13 卵白特异靶向 RNA 序列,可能在切割靶 RNA 之后仍坚持活性,并且能够表示出不加区其余切割活性。这一个性使其不克不及被用于基因编纂,但对来说倒是个共同的劣势,例如通过切割降解已标志的核酸来发生荧光旌旗灯号,具备被利用于核酸检测的后劲。
加州年夜学伯克利分校 Jennifer Doudna(2020 年的诺贝尔化学奖得主之一)、David Savage 和 Patrick Hsu 三位迷信家引导的研讨团队在 Nature Chemical Biology 杂志上在线颁发了题为 Accelerated RNA detection using tandem CRISPR nucleases 的文章。
研讨职员联合了两种分歧的 CRISPR 酶,发明了一种能在一小时内检测到少量病毒 RNA 的办法,这种被称之为疾速串联集成核酸酶检测(Fast Integrated Nuclease Detection In Tandem, FIND-IT)的无扩增技术,可认为许多沾染病及以后风行的 COVID-19 提供疾速且便宜的战略。
次要研讨内容
LbuCas13a 联合嗜热栖热菌 Csm6(TtCsm6)可用于疾速 RNA 检测
Csm6 是一种 III 型 CRISPR-Cas 体系的 RNA 内切酶,可被激活以切割细胞中的各类 RNA 分子,基于其旌旗灯号缩小的内源性功效,有能够进步 RNA 检测的敏理性。
通过挑选,研讨职员发现寡核苷酸 A4-U6 可联合并刺激 TtCsm6 对申报卵白的切割,并开释出荧光分子。此外,分歧浓度的 A4-U6 激活 TtCsm6 后,在 20-30 分钟内呈现荧光增长,随后到达一个平台值,终极荧光程度与 Csm6 激活剂的数目成反比。
在荧光曾经趋于安稳的 LbuCas13a-TtCsm6 反馈中退出 A4-U6 激活剂可以迅速添加 TtCsm6 对靶序列的切割,而增加更多的靶 RNA 或 TtCsm6 则没有影响。这些数据标明 Csm6 的 A4 P 配领会跟着光阴的推移而耗尽,从而使其 RNA 切割活性失活,而这种失活则限定了其发生荧光旌旗灯号的数目。
Csm6 激活剂的化学修饰
为相识决 Csm6 激活剂失活的难题,他们想到了位点选择性化学修饰的办法,试验成果发现,这种战略不仅可以避免激活 Csm6 的寡核苷酸的降解,同时还能坚持 Csm6 的高程度激活状态,使其可以重复切割和开释与 RNA 相关的荧光分子。敏锐度比未修饰的 A4-U6 激活剂进步了 100 倍。
RNA 检测的可编程性
为了使 TtCsm6 及其修饰的激活剂可能用于进步 RNA 检测的敏锐度和检测速率,必需保留用于串联检测的 CRISPR 核酸酶的可编程个性。
为此,他们将 TtCsm6 及其激活剂增加到一个 LbuCas13a 卵白中,该卵白具备分歧的 crRNA 序列,可以靶向 COVID-19 病原体 SARS-CoV-2 的 RNA 序列。采取分歧的 crRNA 序列进行检测,发现其具备类似的敏锐度和能源学,这标明,这种「一步法」可以对分歧的 crRNA 序列进行编程,是以能够实用于简直任何 RNA 序列的检测。
为了确定增加 TtCsm6 是否能放慢检测光阴,他们在反馈 20 分钟后比拟了这两种检测战略的成果,发现同时含有 LbuCas13a 和 TtCsm6 的试剂盒在 20 分钟内即可实现对每微升 31 个拷贝的样品检测。
综上这些成果标明,通过优化 LbuCas13a 的 crRNA 和化学修饰的 TtCsm6 激活剂,串联 CRISPR 核酸酶检测可能完成对沾染性病原体 RNA 序列的无扩增检测,在减速检测病原体的同时兼具高敏锐度,他们称这种战略为疾速串联集成核酸酶检测(Fast Integrated Nuclease Detection In Tandem, FIND-IT)。
聚拢检测器完成 FIND-IT 即时检测病毒 RNA
末了,为了证实将上述 FIND-IT 归入即时测试流程的可行性,他们开辟了一种便捷检测器,该检测器由一个带有反馈室的微流控芯片、一个将反馈维持在 37℃ 的加热模块和一个荧光成像体系构成。
医药网新闻
- 相关报道
-
- J Hematol Oncol:突破T细胞白血病治疗瓶颈——双靶点CAR-T细胞有望带来新希望 (2025-07-09)
- 《自然·医学》:世卫组织最新预警!全球08-17年出生的人,或有1560万会患胃癌,76%归因与幽门螺杆菌感染,2/3发生在亚洲 (2025-07-09)
- 精鼎医药宣布两位 FDA 权威专家加入我司咨询团队,进一步增强监管事务、医学及 AI 领域专业实力 (2025-07-08)
- Mater Today Bio:干细胞球联手纳米颗粒水凝胶精准改善糖尿病创面环境,加速伤口愈合新突破 (2025-07-08)
- J Anim Sci Biotechnol研究揭秘美味密码:益生菌联手重塑肠道菌群,经肠-肌轴提升猪肉鲜味与品质 (2025-07-08)
- Science:告别序列依赖,为你的染色体“扫码”——每条染色体竟自带独一无二的“条形码 (2025-07-07)
- 《自然》子刊:刷新认知!哈佛团队发现,乙肝病毒自身或不致肝癌,但会增强致癌物的作用 (2025-07-07)
- 《科学》子刊:科学家揭示帕金森病中不同的发病轨迹,或为定义亚型和治疗靶点提供新见解! (2025-07-07)
- 《细胞》破解常见痴呆的治疗难题!“老药新用”有望恢复大脑功能 (2025-07-07)
- 华人学者本周发表4篇Cell论文:高度血管化的肺/肠道类器官;修复血管性痴呆;自身免疫病新疗法;同义突变调控性状 (2025-07-07)
- 视频新闻
-
- 图片新闻
-
医药网免责声明:
- 本公司对医药网上刊登之所有信息不声明或保证其内容之正确性或可靠性;您于此接受并承认信赖任何信息所生之风险应自行承担。本公司,有权但无此义务,改善或更正所刊登信息任何部分之错误或疏失。
- 凡本网注明"来源:XXX(非医药网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。本网转载其他媒体之稿件,意在为公众提供免费服务。如稿件版权单位或个人不想在本网发布,可与本网联系,本网视情况可立即将其撤除。联系QQ:896150040