来自麻省理工学院麦戈文大脑研究所、麻省理工学院布罗德研究所、哈佛大学拉根研究所和霍华德休斯医学研究所的一组研究人员开发了一种新的诊断平台,名为STOP (SHERLOCK Testing in One Pot)。该测试可以在一小时内以最小的处理速度进行单步反应,这使得基于crispr的夏洛克诊断技术更接近于一种现场或家庭测试工具。该测试尚未得到FDA的审查或批准,目前仅用于研究目的。
今年1月,在了解到一种对中国医疗体系构成挑战的新病毒的出现后,该团队开始开发针对COVID-19的测试。该小组基于sherlocbased的COVID-19诊断系统的第一个版本已经在泰国的医院中使用,以帮助筛查患者的COVID-19感染。
新测试名为“STOPCovid”,基于STOP平台。在研究中,它已被证明能够快速、准确和高度敏感地检测COVID-19病毒SARS-CoV-2,方法很简单,只需要很少的培训,并使用简单、现成的设备,如试管和水浴。
STOPCovid已在研究环境中得到验证,使用的是诊断为COVID-19的患者的鼻咽拭子。它也已经在唾液样本中被成功测试,作为原理的证明,SARS-CoV-2 RNA已经被添加到唾液样本中。
该小组今天在新网站STOPCovid.science上发布了开放协议。根据哈佛大学、麻省理工学院和斯坦福大学组织的COVID-19技术获取框架,它正在被公开提供。该框架建立了一种模式,通过这种模式,有助于预防、诊断或治疗COVID-19感染的至关重要的技术可以立即用于最大的公共利益。
迫切需要进行广泛、准确的COVID-19检测,以便迅速发现新病例,最好不需要专门的实验室设备。这样的检测将能够及早发现新的感染,并推动有效的“测试跟踪隔离”措施,以迅速遏制新的疫情。然而,由于对复杂程序和实验室仪器的要求以及对有限供应的依赖,目前的检测能力受到了限制。STOPCovid不需要提取RNA就可以进行,虽然所有的患者测试都使用了来自鼻咽拭子的样本,但初步实验表明,最终可能不需要拭子。消除这些障碍可能有助于实现广泛的分配。
“能力测试COVID-19在家里,甚至在药店或地方就业,可以改变安全让人们重返工作岗位,进入他们的社区,”冯说张CRISPR基因组编辑技术的发明者之一,麦戈文脑研究所的一位研究员和霍华德·休斯医学研究所的,广泛的研究所和一个核心研究所成员。“创建一个护理点工具是一个至关重要的目标,它能及时做出决定,保护病人和他们周围的人。”
为了满足这一需求,张、麦戈文的同事Omar Abudayyeh和Jonathan Gootenberg以及他们的同事发起了开发STOPCovid的行动。他们正在分享他们的发现和包装试剂,以便其他研究团队可以迅速跟进,进行额外的测试或开发。该组织还分享了StopCOVID上的数据。科学网站和通过提交的预印本。该网站也是一个公众可以找到有关车队发展的最新信息的集散地。
STOPCovid还没有被FDA批准,目前正用于研究目的。
冯章讨论了《神探夏洛克》在SARS-CoV-2中的应用。该视频制作于2020年2月,描述了该团队基于sherlock的COVID-19诊断的第一版的细节。
它是如何工作的
斯托科维德试验结合了CRISPR酶和互补的扩增试剂,这种酶被编程用来识别SARS-CoV-2病毒的特征。这种组合允许在一个样本中检测到至多100个SARS-CoV-2病毒副本。因此,STOPCovid检测能够快速、准确和高灵敏度地检测COVID-19,并且可以在临床实验室环境之外进行。
STOPCovid已在患者鼻咽拭子上与临床验证试验并行进行测试。在这些头对头的比较中,STOPCovid检测感染的敏感性为97%,特异性为100%。在没有任何昂贵或专业的实验室设备的情况下,检测结果会出现在类似于怀孕测试的易读纸条上。此外,研究人员在健康唾液样本中加入模拟SARS-CoV-2基因组,并证明STOPCovid能够从唾液中敏感地检测到,这将消除对供应短缺的拭子的需要,并可能使取样变得更容易。
“测试旨在最终是足够简单,任何人都可以操作它在资源匮乏的地区,包括诊所、药房,或工作场所,它甚至有可能是投入的交钥匙格式使用在家里,”奥马尔说Abudayyeh,麦戈文麻省理工学院麦戈文脑研究所研究员。
McGovern的同事Jonathan Gootenberg补充道:“由于STOPCovid可以在不到一小时的时间内完成工作,并且不需要任何专门的设备,如果我们在唾液中测试合成病毒的初步结果能够在患者样本中得到验证,那么我们就可以解决大规模测试的需求,从而重新开启我们的社会。”
重要的是,完整的测试——病毒基因组的扩增和随后的检测——可以在一个单一的反应中完成,如网站上概述的,从拭子或唾液。为了实现这一目的,研究小组测试了许多CRISPR酶,以找到一种与进行扩增的酶所需的温度相同的酶。Zhang、Abudayyeh、Gootenberg和他们的团队,包括研究生Julia Joung和Alim Ladha,确定了一种名为AapCas12b的蛋白质,这是一种来自嗜酸杆菌的CRISPR蛋白质,负责“变质”橙汁的味道。通过AapCas12b,该团队能够开发出一种可以在恒定温度下进行的测试,并且不需要在测试过程中打开管道,这一步骤通常会导致污染和不可靠的测试结果。
信息共享和下一步
该团队已经准备了10000个测试的试剂,与世界各地想要评估STOPCovid测试潜在诊断用途的科学家和临床合作者免费共享,他们还建立了STOPCovid网站。科学与科学和临床社区分享最新的数据和更新。