《11月29日_CRISPR系统实现便携式COVID-19测试》

  • 来源专题:COVID-19科研动态监测
  • 编译者: YUTING
  • 发布时间:2021-12-15
  • Medicalxpress网站11月29日消息,使用RNA编辑蛋白的新型CRISPR技术可改善COVID-19测试。该技术依赖于Cas13蛋白的微型形式,一些微生物用它来保护自己免受病毒的侵害。这种RNA切割酶可用于切割任何靶序列,如SARS-CoV-2的部分基因组。
    研究人员通过将Cas13系统、简单的核酸扩增方法、手持式光学阅读器和智能手机组合起来,创建了一种低成本的COVID-19测试,该测试可以准确地检测COVID-19患者的喉咙和鼻子拭子样本。这种方法可靠且准确,检测时间短,从临床采样到获得检测结果只需几个小时。COVID-19测试仅是该技术的一种应用,该技术也可以运用到其他测试或抗病毒治疗。研究人员希望开发下一代传感器,可用于检测核酸以及其他分子,如环境分子。
    微型Cas13系统也可用作抗病毒治疗药物。新型Cas13蛋白的紧凑性使得将基因编辑机器打包到病毒载体中变得更加容易,病毒载体是将CRISPR组件转移到人类细胞中的标准方法。一旦CRISPR组件进入细胞,该系统就可以改变与疾病相关的基因表达或破坏流感病毒等病原体,进而治疗病毒感染引发的各种疾病。
    更重要的是,这种新型蛋白质尺寸非常小,可用于简单的蛋白质工程。研究人员将继续调整这些蛋白质分子,进一步扩展Cas13系统的潜在应用。

  • 原文来源:https://medicalxpress.com/news/2021-11-compact-crispr-enables-portable-covid-.html
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    • 1.时间:2020年3月23日 2.机构或团队:Nature Biotechnology 3.事件概要: 3月23日,Nature Biotechnology发表了题为“Fast, portable tests come online to curb coronavirus pandemic”的文章。 COVID-19在世界各地的迅速传播暴露了大多数国家在应对新的病原体方面的能力上的重大差距。 新加坡、台湾和香港在遏制SARS-CoV-2方面取得了非凡的成功,这表明通过大规模的防疫准备,可以对疫情的爆发作出有效的反应。尽管靠近中国,这三个地区的病例数和死亡人数仍保持在较低水平。然而,在世界其他地方,大多数国家对病毒的袭击完全没有准备。尽管公共卫生当局采取了严厉的措施和隔离策略,但在验证、实施和分发SARS-CoV-2诊断检测以及建立分散式即时检验(POC)方面却措手不及。 迄今为止,对SARS-CoV-2的一线响应一直是PCR检测,但存在缺点。 PCR是诊断感染性病原体的金标准,它的优点是只要知道病毒序列,就可以相对快速地产生检测所需的引物。然而,测试过程复杂且昂贵,主要适用于大型集中型诊断实验室。测试通常需要4-6小时才能完成,运送临床样本的情况则会最多延长为24小时。尽管有这些缺点,多重RT-PCR,即同时检测多个目标序列,仍然是检测的主要方法,特别是在集中实验室。罗氏、赛默飞、Qiagen和Quest Diagnostics等大型供应商正在通过推出自动化的SARS-CoV-2检测系统和服务,提高此类检测方法的适用能力。 为了加速临床决策和减轻集中测试实验室的工作量,还需要进行POC测试。 上个月在日内瓦召开的世卫组织专家组会议确定,用于社区一级的快速POC测试是八项优先研究项目中的第一项。创新新诊断基金会(FIND)公司已收到220份提交材料并正在评估中,将在本月底前联系合格的制造商。FIND还编制了一份SARS-CoV-2诊断开发者名单,主要是开发基于PCR的核酸检测试验或免疫分析的公司。 免疫分析方法成为非常有潜力的检测方法 然而,PCR和免疫分析技术都不是理想的方法。如上所述,PCR检测高度准确,可以快速发展,但它们使用复杂,结果产生缓慢。免疫分析的准确性较低,开发时间较长,但它们易于使用,并在20-60分钟内提供结果。即便如此,免疫分析的速度和多功能性使它们成为非常有潜力的检测方法,大规模的相关生产活动也开始加速。例如,台湾台北中央研究院基因组学研究中心研究人员开发了一种抗SARS-CoV-2核衣壳(N)蛋白的单克隆抗体,这种抗体可以用于开发快速抗原检测的方法。该团队使用了人工智能的抗体-抗原相互作用模型来生成人工抗体库,所以仅用了19天就完成了这一壮举。柏林Pharmact公司也已经开始进行一项免疫分析研究,其中包含三种SARS-CoV-2抗原:N蛋白和S蛋白的S1和S2结构域。该公司计划在4月份将生产规模扩大到100万台。 CRISPR技术的需求迫切 当然,PCR毕竟是建立在几十年的科学基础上的。美国Mammoth Biosciences公司和Sherlock Biosciences公司,分别是由CRISPR的先驱者Jennifer Doudna和张峰创立的,两家公司将通过利用CRISPR-Cas编辑的特异性和敏感性来开发快速的POC SARS-CoV-2测试,实现真正的POC测试速度。Sherlock Biosciences公司已与美国Cepheid公司结成联盟,开发基于CRISPR的一系列传染病检测,包括COVID-19,将运行在Cepheid公司的GeneXpert自动分子诊断系统上。 最后,鉴于目前疫情发展轨迹的不确定性,目前尚不清楚CRISPR技术是否会对追踪SARS-CoV-2进展的全球努力作出重大贡献。但对这种技术的需求似乎很迫切。 4.附件: 原文链接 https://www.nature.com/articles/d41587-020-00010-2
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    • 快速即时诊断对于减轻当前和未来流行病的影响至关重要,然而目前检测SARS-CoV-2的方法需要复杂的实验室检测,这些测试通常需要在场外进行而且需要大量时间。CRISPR-Cas系统如今已经被用来开发敏感和特异性的平台来进行核酸的检测,这些检测平台能利用CRISPR酶对RNA和DNA靶点的RNA引导特异性和对单链RNA和DNA报告子的附带反式活动,微生物基因组拥有广泛的CRISPR酶,其具有不同的特异性和附带活动水平,识别出新的酶类或能帮助改善基于CRISPR的诊断技术。 近日,一篇发表在国际杂志ACS Synthetic Biology上题为“A Novel Miniature CRISPR-Cas13 System for SARS-CoV-2 Diagnostics”的研究报告中,来自阿卜杜拉国王大学等机构的科学家们通过研究利用紧凑的RNA编辑蛋白开发了一种新型的CRISPR技术,其或能帮助改善对COVID-19的诊断测试。这种平台依赖于微型形式的Cas13蛋白,某些微生物能利用其来抵御病毒的入侵,这种RNA切割酶能被用来切割任何靶向序列,包括来自SARS-CoV-2的部分基因组序列,其是导致COVID-19大流行的新型冠状病毒。通过将Cas13系统与一种简单的核酸扩增方法、一种手持式的光学阅读器和一部智能手机匹配,研究人员创造了一种低成本的即时检测技术,其能准确利用来自患者机体的咽拭子样本诊断COVID-19。 这种方法被证明是可靠且准确的,其周转时间较快,从临床采样到诊断结果出具只需要几个小时,研究者表示,这种模式展示了几个关键特征,包括简便性、特异性、敏感性和便携性。COVID-19检测只是该技术的一个潜在应用,其它诊断或治疗性手段或许很快就会被开发出来。研究者的目标是开发新一代的传感器来检测核酸分子和其它分子,比如环境分子等。这种微型的Cas13系统也能作为一种抗病毒疗法而发挥作用,新型Cas13蛋白的紧凑特性就使其更容易将基因编辑机器打包到病毒载体中,这是一种将CRISPR组件转移到人类细胞中的标准方法,一旦进入细胞后,该系统就能用于治疗用途来改变疾病相关基因的表达或破坏诸如流感病毒等病原体。 研究者Mahas说道,更重要的是,这种新型蛋白质的体积较小,能进行简单的蛋白质功能研究,通过对其进一步调整,研究人员旨在扩大潜在的Cas13相关应用的工具箱。目前研究人员已经提交了一份与CRISPR-Cas13系统相关的专利申请;为了完善其诊断方法,他们将会继续深入研究来寻找新型的Cas13蛋白,研究者还指出,细菌的防御系统在不同的合成生物学应用中或许具有一些未被开发的潜力。 综上,本文而研究结果表明,这种新系统或能被用来调整并用于进行多种病原体的大规模测试中,包括RNA和DNA病毒以及细菌等。 原始出处: Ahmed Mahas, Qiaochu Wang,Tin Marsic, et al. A Novel Miniature CRISPR-Cas13 System for SARS-CoV-2 Diagnostics, ACS Synthetic Biology (2021). DOI: 10.1021/acssynbio.1c00181