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研究人员开发了基于crispr的SARS-CoV-2快速诊断工具

SENSR是加州大学圣地亚哥分校针对COVID-19的最新创新,增加了未来大流行所需的快速诊断工具包

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  • 马里奥·阿奎莱拉

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该研究的主要作者Dan Brogan(左)和合著者Calvin Lin回顾了使用光循环qPCR仪进行SENSR反应的结果。照片由加州大学圣地亚哥分校物理科学学院米歇尔·弗雷德里克斯拍摄

加州大学圣地亚哥分校的研究人员结合了分子遗传学、化学和健康科学的专家,发明了一种快速诊断技术,可以检测导致COVID-19的冠状病毒SARS-CoV-2。

新型敏感酶核酸序列报告器(SENSR),在杂志上发表的一篇论文中有描述ACS的传感器该技术基于CRISPR基因编辑技术,可以通过识别病原体DNA或RNA中的基因序列来快速检测病原体。

目前,许多人类病原体是通过实时聚合酶链式反应来检测的。这种诊断虽然非常准确和敏感,但耗时长,需要专门的实验室设备,因此只能在卫生和专门设施中使用。SENSR旨在简化SARS-CoV-2检测过程,最终适应于家庭使用。

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SENSR论文的共同作者(从左到右)Duverney Chaverra-Rodriguez, Dan Brogan和Calvin Lin。照片由加州大学圣地亚哥分校物理科学学院米歇尔·弗雷德里克斯拍摄

虽然Cas9酶已广泛应用于CRISPR基因工程研究,但科学家们最近使用了其他酶,如Cas12a和Cas13a来开发高精度的基于CRISPR的诊断。以类似的方式开发的SENSR是首个利用Cas13d酶(特别是一种称为“CasRx”的核糖核酸酶效应物)诊断SARS-CoV-2的方法。

研究人员认为,为了最大限度地发挥CRISPR的能力,并扩大基于遗传学的诊断管道,应该探索任何可以补充或补充现有系统的Cas酶。

该研究的资深作者、加州大学圣地亚哥分校生物科学教授奥马尔·阿克巴里说:“CRISPR极大地提高了我们快速识别受感染个体的能力,并在低资源环境中提供了以前不可能实现的即时检测。”“SENSR进一步打开了CRISPR诊断系统的工具箱,将有助于在新出现的病原体成为大流行病之前发现它们。”

在开发SENSR时,Akbari的分子遗传学实验室与化学和生物化学系(物理科学系)的Elizabeth Komives教授的实验室合作纯化了SENSR蛋白质,并与儿科系(医学院和微生物组创新中心)的Rob Knight实验室合作测试了SARS-CoV-2样本。

SENSR是加州大学圣地亚哥分校应对COVID-19大流行的创新方法的最新进展之一。这所大学是全国公认的以科学为基础的回归学习策略促进校园安全的措施包括奈特开创性的废水筛选计划,该计划使早期发现85%的校园COVID-19病例。本学年校园有近1万名学生,“回归学习”项目的战略(包括高疫苗接种率)使COVID-19病例率不到1%,成为其他学术机构的典范。

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Dan Brogan(左)和Calvin Lin正在研究Cas13d的蛋白质结构。照片由加州大学圣地亚哥分校物理科学学院米歇尔·弗雷德里克斯拍摄

SENSR开发的早期测试表明,在不到一小时的时间内就检测出了SARS-CoV-2。研究人员在论文中指出,还需要进一步的开发,但这项技术有潜力成为“具有众多应用的强大分子诊断”。

最终,Akbari设想传感器在机场等地点变得重要,这样乘客就可以快速确定他们是否携带了病毒。

Akbari说:“我们需要在检测和保护领域不断创新,以提出更多的工具,以便在发生另一场大流行时,我们将拥有可扩展的即时诊断系统,以便快速分发。”

论文发表在ACS的传感器汇集了加州大学圣地亚哥分校的研究生、博士后学者、项目科学家和教职员工。他们包括:Daniel Brogan, Duverney Chaverra-Rodriguez, Calvin Lin, Andrea Smidler, Yang Ting, Lenissa Alcantara, Liu Junru, Robyn Raban, Pedro Belda-Ferre, Rob Knight, Elizabeth Komives和Omar Akbari加州理工学院的Igor Antoshechkin也是合著者。

研究资金由以下机构提供:加州大学圣地亚哥分校COVID-19紧急相关研究种子基金;a美国国立卫生研究院/国家过敏和传染病研究所(NIH/NIAID)颁发的董事新创新者奖(DP2 AI152071-01和R21 (1R21AI149161);DARPA安全基因项目资助(HR0011-17-2-0047);国家补充与综合健康中心颁发的董事先锋奖(DP1 AT010885);美国国家卫生研究院分子生物物理培训基金(T32 GM00832);通过EXCITE (EXpedited COVID-19识别环境)实验室开展加州大学圣地亚哥分校回归学习计划;分子生物物理学培训补助金,NIH补助金(T32 GM00832)。

注:Akbari是Agragene Inc.的联合创始人、前顾问、科学顾问委员会成员和收入接收者。

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