中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院生物醫(yī)學(xué)與健康工程研究所楊慧研究員團(tuán)隊(duì)，與深圳市兒童醫(yī)院麻曉鵬、謝中建團(tuán)隊(duì)合作，在Biosensors and Bioelectronics上發(fā)表了題為CRISPR/Cas12a-Assisted isothermal amplification for rapid and specific diagnosis of respiratory virus on an microfluidic platform的文章。該研究開發(fā)了一種基于CRISPR/Cas12a和等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)（LOC-CRISPR）的簡(jiǎn)單、全封閉、高度集成的微流控系統(tǒng)，可以特異性識(shí)別多種常見呼吸道病毒及其變種。本研究中，沈杰男博士、陳摯博士和謝瑞彬為共同第一作者，麻曉鵬院長(zhǎng)、楊慧研究員和謝中建教授為共同通訊作者，深圳市兒童醫(yī)院與中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院為通訊單位。
呼吸道病毒是導(dǎo)致呼吸道感染的主要因素之一，包括冠狀病毒、流感病毒和呼吸道合胞病毒（RSV）等。在兒童和老年人等高風(fēng)險(xiǎn)人群中，病毒感染導(dǎo)致的死亡率極高。傳統(tǒng)的診斷方法通常需要復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和較長(zhǎng)的檢測(cè)周期，且存在著高成本、低靈敏度等問題。并且傳統(tǒng)的PCR技術(shù)只能確定病毒類型，如果要檢測(cè)同一病毒的不同變異株，就需要進(jìn)行昂貴且耗時(shí)的基因測(cè)序。為了解決上述問題，研究人員開發(fā)了一種名為LOC-CRISPR的新技術(shù)，它基于CRISPR/Cas12a和等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)，是一種簡(jiǎn)單、全封閉、高度集成的微流控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對(duì)SARS-CoV-2（新冠）及其變異株（BA.1、BA.2和BA.5）、H1N1（甲型流感病毒）、H3N2（甲型流感病毒）、IVB（流感病毒）和HRSV（呼吸道感染病毒）的進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別。在臨床樣本測(cè)試中，研究團(tuán)隊(duì)使用LOC-CRISPR芯片分析了50份鼻咽拭子樣本（44份陽(yáng)性和6份陰性），并獲得了優(yōu)異的靈敏度（97.8％）和特異性（100％）。
該系統(tǒng)中，研究人員在LOC-CRISPR芯片中集成了核酸提取、核酸擴(kuò)增和熒光檢測(cè)三個(gè)功能區(qū)。并且LOC-CRISPR芯片還設(shè)計(jì)了用于多重檢測(cè)（兩個(gè)樣本輸入和十個(gè)結(jié)果輸出）需求的特殊結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)中的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是CRISPR/Cas12a技術(shù)，它是一種基于RNA導(dǎo)向的基因編輯技術(shù)，能夠通過(guò)特異性識(shí)別和切割DNA序列，具有高度特異性和高效率的特點(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)利用CRISPR/Cas12a的導(dǎo)向作用，將其與等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)相結(jié)合，減少檢測(cè)步驟，降低檢測(cè)時(shí)間，不僅實(shí)現(xiàn)了呼吸道病毒的種類識(shí)別，而且還實(shí)現(xiàn)了對(duì)新型冠狀病毒的不同變異株之間的堿基序列識(shí)別。
總之，該項(xiàng)研究的進(jìn)展，具有將實(shí)驗(yàn)室科學(xué)帶入社區(qū)診所的能力，是診斷技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重大突破。未來(lái)，隨著針對(duì)多種疾病診斷試劑的持續(xù)開發(fā)，該款微流控芯片將在疾病預(yù)防、健康監(jiān)測(cè)以及個(gè)性化醫(yī)療方面，具有巨大的潛力和應(yīng)用價(jià)值，值得各方關(guān)注和期待。
LOC-CRISPR系統(tǒng)
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