张锋教授团队推出新一代新冠病毒CRISPR检测技术，让即时检测更便捷
▎药明康德内容团队编辑
点击文末“阅读全文/Read more”即可阅读STOPCovid检测的详细信息。
利用CRISPR检验新冠病毒的技术原理
SHERLOCK的核心是一种叫做Cas13a的蛋白酶和与其结合的向导RNA。根据新冠病毒的RNA序列，研究人员们精心设计了能够靶向新冠病毒特异性序列的向导RNA。理论上讲，只要样本里有新冠病毒所对应的RNA，向导RNA就能对其进行精准的识别，并激活与其结合的Cas13a蛋白酶。Cas13a是一种很有趣的酶，一旦被激活，它就会不分青红皂白，切开所遇到的任何RNA分子。也正是利用这种特性，研究人员们在样本里还会添加一种通过RNA相连接的特殊分子。一旦Cas13a得到激活，这种特殊分子上的RNA就会被切断。这样一来，通过确认这些分子有没有被切断，我们就能知道最初的样本里有没有新冠病毒的存在。
后续的检测步骤与市场上的怀孕检测很相似，将反应后的样本滴在能够识别“完整分子”和“切断分子”的试纸上，如果样本里不存在新冠病毒，那么试纸标识“完整分子”的较低位置上，就会出现一条条带；相反，如果样本里真的有新冠病毒对应的RNA，那么在代表“切断分子”的较高位置上，会出现另一条条带。通过条带位置的不同，我们很容易就能确认新冠病毒的存在与否。
▲通过条带的不同位置，我们可以判断有没有新冠病毒的存在（图片来源：参考资料[5]）
将等温扩增和Cas酶反应合二为一的STOPCovid检测
因此，张锋教授和他的合作伙伴致力于开发一种更为简便的检测手段，让扩增RNA数目的等温扩增步骤和Cas酶检测的化学反应能够在同一个试管中进行。为此，他们选择了环介导等温扩增技术（Loop-mediated Isothermal Amplification, LAMP）作为扩增RNA的方法。这一选择也有其实用方面的原因，因为LAMP所需的试剂并不难于获取。
然而LAMP反应需要在温度为60℃的反应条件下进行，而Cas13a在这一温度下不够稳定。研究人员找到了名为AapCas12b的Cas酶，能够在LAMP反应条件下维持足够的活性，同时对指导RNA和反应中的添加剂进行了优化，让Cas酶介导的检测步骤维持足够的灵敏度。在实验条件下，这一检测的下限为100个新冠病毒RNA分子。
研究人员同时简化了提取RNA的步骤，只需要在含有新冠病毒的咽拭子或唾液样本中加入裂解病毒，释放RNA的试剂，无需纯化分离RNA，就可以将释放的病毒RNA用于检测。
▲STOPCovid检测的测试流程（图片来源：参考资料[3])
STOPCovid在检测患者样本时表现出100%特异性
▲STOPCovid检测结果（图片来源：参考资料[2]）
▲张锋教授在药明康德线上论坛上介绍使用CRISPR技术检测新冠病毒的手段
参考资料：
[1] New CRISPR-based test for Covid-19 could be a simple, cheap at-home diagnostic, scientists say. Retrieved May 5, 2020, from https://www.statnews.com/2020/05/05/crispr-covid-19-test-could-be-simple-cheap-at-home-diagnostic/
[2] STOPCOVID. Retrieved May 5, 2020, from https://www.stopcovid.science/
[3] Point-of-care testing for COVID-19 using SHERLOCK diagnostics. Retrieved May 5, 2020, from https://www.stopcovid.science/docs/STOPCovid%20Whitepaper.pdf
[4] Broughton et al., (2020). CRISPR–Cas12-based detection of SARS-CoV-2. Nature Biotechnology, https://doi.org/10.1038/s41587-020-0513-4.
[5] A protocol for detection of COVID-19 using CRISPR diagnostics, Retrieved February 14, 2020, from https://static1.squarespace.com/static/5b7c640be2ccd1703a3da4d3/t/5e46d16cf617da2f796f926e/1581699437272/COVID-19+detection+%28v20200214%29.pdf
版权说明：本文来自药明康德内容团队，欢迎个人转发至朋友圈，谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台。转载授权请在「药明康德」微信公众号回复“转载”，获取转载须知。