诺奖得主领导团队研发新技术:5分钟检测新冠病毒

2020-10-12 中国科学报

2020年诺贝尔化学奖得主、美国加州大学伯克利分校教授Jennifer Doudna领导的研究小组利用CRISPR基因编辑技术,提出了一种只需5分钟就能检测出新冠病毒的方法。

  中国科学报10月12日消息,2020年诺贝尔化学奖得主、美国加州大学伯克利分校教授Jennifer Doudna领导的研究小组利用CRISPR基因编辑技术,提出了一种只需5分钟就能检测出新冠病毒的方法。该测试方法不需要昂贵的实验室设备来运行,可以在医生的办公室、学校和办公楼中使用。相关成果发表于预印本平台medRxiv。

  加州大学圣塔芭芭拉分校分子生物学家Max Wilson说,这看起来是一个绝对可靠的测试。

  今年5月,两个研究小组报告了一种基于CRISPR的新冠病毒检测方法,这种方法可以在大约1小时内检测出病毒,比传统检测方法所需的24小时快得多。而此次新提出的检测方法是目前基于CRISPR最快的诊断方法。

  CRISPR检测的工作原理是识别一个约有20个碱基的RNA序列,这是新冠病毒特有的碱基序列。他们通过创造一种与目标RNA序列互补的“向导”RNA,在溶液中与目标RNA序列结合。当“向导”RNA与目标RNA结合时,CRISPR工具的Cas13“剪刀”酶就会启动,并切断附近的单链RNA。而且,剪切会释放单独的荧光粒子进入测试溶液中,当用激光照射样本时,释放出的荧光粒子就会发光,表明病毒存在。

  最初的CRISPR检测方法要求研究人员首先要扩增病毒RNA,然后再进行检测诊断,这无疑增加了检测的复杂性、成本和时间。这种新型CRISPR诊断方法不需要扩增新冠病毒RNA。

  该团队还花了几个月的时间测试了数百种“向导”RNA,以找到多个可协同工作以提高检测灵敏度的“向导”RNA。研究人员报告称,使用单一的“向导”RNA,可以在每微升溶液中检测到10万个病毒。如果他们添加第二种“向导”RNA,每微升能检测100个病毒。

  共同领导该项研究的加州大学旧金山分校病毒学家Melanie Ott说,该方法仍然不如传统的新冠病毒诊断装置好,后者使用昂贵的实验室机器追踪病毒,可实现每微升追踪一种病毒。不过,她说,新诊断方法能够精确地识别一批5个阳性临床样本,每次试验只需5分钟,而标准试验则需要1天或更长时间才能得到结果。

  Wilson表示,新检测方法还有另一个关键优势:可以量化样本中的病毒数量。当传统测试通过扩增遗传物质来达到检测目的时,会改变现有的遗传物质数量,从而无法明确样本中病毒数量。与此相反,新检测方法检测到的荧光信号强度与样本中的病毒数量成正比。这不仅揭示了样本是否呈阳性,还揭示了患者携带了多少病毒。Wilson说,这些信息可以帮助医生根据每个病人的情况制定治疗方案。

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