科學(xué)島團隊在微流控CRISPR-Dx檢測流感病毒分型研究方面取得新進展

近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院安光所光電子中心生物醫(yī)學(xué)光學(xué)團隊在微流控CRISPR分子診斷新方法研究方面取得新進展。相關(guān)成果以《SEDphone: 空間編碼離心式微流控芯片-智能手機平臺聯(lián)合RT/LAMP-CRISPR/Cas12a體系用于流感病毒分型檢測》為題發(fā)表于化學(xué)類TOP期刊Sensors and Actuators: B. Chemical上。

流感病毒是一種嚴重的公共衛(wèi)生威脅，每年都會引起流行病，發(fā)病率和死亡率較高，特別是季節(jié)性流感爆發(fā)時，大批患者涌入社區(qū)和醫(yī)院門診，給醫(yī)療機構(gòu)帶來巨大壓力。同時，流感病毒極易發(fā)生變異，表現(xiàn)出多種亞型，不同亞型需要采取不同的臨床干預(yù)措施。因此，迫切需要開發(fā)一種準確、快速和便攜的解決方案來區(qū)分不同流感病毒亞型，控制病毒傳播及指導(dǎo)臨床合理用藥。

CRISPR/Cas分子診斷技術(shù)，由于其特異性強、反應(yīng)效率高和便攜性好的特點，被稱為最有可能替代PCR的下一代分子診斷技術(shù)。團隊將LAMP等溫擴增技術(shù)和CRISPR/Cas12a技術(shù)進行“雙劍合璧”，靶標序列經(jīng)過LAMP擴增后被CRISPR/Cas12a識別，并激活其反式切割的活性，進而切割報告探針，釋放熒光信號。該方法既保證了檢測的高靈敏度，又彌補了LAMP擴增過程中假陽性的問題。為了便于不同靶標的應(yīng)用，研究人員基于LAMP-CRISPR/Cas12a系統(tǒng)開發(fā)了一個通用的設(shè)計過程模型。經(jīng)優(yōu)化后，可在45分鐘內(nèi)同時檢測H1N1、H3N2、H5N1、H7N9和乙型流感病毒(IBV) 5種流感分型，檢測限達到10拷貝/μL，達到金標準水平。

另外，為了實現(xiàn)LAMP擴增及CRISPR檢測的一體化操作，研究人員設(shè)計并制備了具有空間編碼功能的離心式微流控芯片，開發(fā)了基于智能手機的便攜式床旁檢測（point of care testing, POCT）設(shè)備SEDphone，實現(xiàn)了多種流感分型的“同時擴增，同時檢測”。同時，采用雙溫區(qū)設(shè)計，克服了RT/LAMP與CRISPR/Cas12a技術(shù)反應(yīng)溫度差異的問題。采用臨床樣本驗證了LAMP-CRISPR/Cas12a流感病毒快速分型方法及SEDphone平臺的臨床實用性。該項研究為多種病原體的高靈敏、準確、快速、即時檢測提供一種新思路，有望用于發(fā)熱門診或是家庭自檢，可最大限度地降低了不必要的交叉感染風(fēng)險，緩解醫(yī)療壓力。

圖 SEDphone流感病毒檢測平臺工作流程示意圖

圖 LAMP- CRISPR/Cas12a檢測不同流感病毒分型特異性及靈敏度評估