诺奖得主发布CRISPR技术新方法，5分钟即可检测新冠病毒丨基因编辑

2020年10月14日/医麦客新闻eMedClubNews/--2020年10月7日下午，发表了2020年诺贝尔化学奖。今年的诺贝尔化学奖授予法国和美国科学家EmmanuelleCharpentier，JenniferA.Doudna，并被表彰为“发现了基因编辑技术中最强大的工具之一CRISPR/Cas9基因剪刀”

前几天，由JenniferDoudna博士领导的研究小组在预印网站MedRxiv上发表了最新的研究数据，利用CRISPR-Cas13a技术开发了新型冠状病毒检查方法。该研究方法5分钟即可判断5名COVID-19患者，是目前基于CRISPR的最快诊断方法。

基于CRISPR技术的新冠检测方法

研究者将Cas13a酶与CRISPRRNA(crRNA)结合构成复合体。crRNA与病毒RNA上的特异性序列结合后，可以激活Cas13a酶。

Cas13a酶被激活后，可以切断附近的单链RNA分子，研究者同时在RNA中添加荧光分子，RNA被切断后释放荧光信号。此时，通过捕捉荧光信号，可以检测病毒特异性序列的存在。

以往，在基于该原理的CRISPR检查中，为了提高检查的灵敏度，通过PCR放大技术扩大了样品量。该检测技术不需要RCR扩增的过程，可以直接定量检测样品中的病毒RNA水平，大大缩短了检测时间。

这个团队花了几个月的时间测试了数百种crRNA，找到了多个协同工作的crRNA以提高检测灵敏度。研究结果表明，使用单一的crRNA，每毫升可以检测10万个病毒。他们如果添加第二种crRNA，每毫升就可以检测100个病毒。

与此同时，研究者开发了基于智能手机照相机的检查系统，使医疗人员不需要复杂的设备就能在实验室以外的环境中读出检查结果。更重要的是，智能手机通常可以携带GPS，上网。这可以将读取的结果传输到云数据库，从而便于跟踪接触者。基于智能手机的新型冠状病毒检测系统在控制现在和将来的大流行方面有可能发挥重要的作用。

加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的分子生物学家MaxWilson说“看起来像绝对可靠的测试。”

诺奖技术辅助新冠检查

控制疾病传播，新型冠状病毒检查对早期诊断治疗有重要意义。荧光定量PCR因其高灵敏度和特异性而成为新型冠状病毒检查的金标准。由于设备昂贵、操作繁杂，荧光定量PCR技术很难用于现场即时检查。因此，科学家一直在研究如何将CRISPR基因编辑技术应用于新型冠状病毒检测，提高新型冠状病毒检测时间。

2020年2月14日，CRISPR基因编辑大神张锋教授团队发布了一份详细的操作流程文件，使用基于CRISPR/Cas13的SHERLOCK技术检查新型冠状病毒。

根据文件中的测试，SHERLOCK技术的检测新型冠状病毒异常敏锐，每毫升只能检测10-100个病毒拷贝。另外，该方法操作简单，只有纯化的核酸分子样品，简单的3步就能在1小时内完成检查。

2020年4月17日，Nature发表了来自美国加州大学旧金山分校的研究小组，发表了低成本擦子检查方法，40分钟内可以诊断新型冠状病毒感染。

该研究小组表示，新检测的开发是基于CRISPR-Cas12的侧流检测技术，不需要专用设备，任何实验室都可以进行。与需要用专用设备检查的PCR相比，这确实很方便。

2020年9月16日，张锋团队再次发表了关于CRISPR技术的研究，采用逆转录、LAMP、CRISPR技术偶联的策略，优化核酸提取步骤，取而代之的是简单的磁珠浓缩方法，一步CRISPR核酸检测，

研究者对COVID-19临床样品进行双盲检查，结果显示新技术灵敏度93.1%，特异性98.5%，检查效力与荧光定量PCR一致。SARS-CoV-2阳性样品可以在15-45min以内检测到。该方法操作简单快捷，灵敏准确，流水线批量生产操作方便，可以直接用试纸和荧光仪观察结果，成本、设备要求低。

？检查流程和效果评价(图像来源NEJM)

2020年9月18日，来自康涅狄格大学的刘长春团队在国际知名期刊NatureCommunications上以“ultrasensitiveandvisualdetectionofsars-cov-2usingall-”为题我是。

研究者开发了一体化的AIOD-CRISPR检测平台。首先，一对crRNA分别将目标对准离引物近的两个不同部位，设计成与cas12a形成复合体，同时在反应体系中加入DNA复制相关酶系。

RPA反应开始后，DNA双链解开cas复合体的结合部位而暴露，crisprCAS识别目标序列并切断，同时激活切断报告元件，随着RPA反应的进行，目标序列的数量增多，激活的crisprCAS也增多。

在LED、UV光、甚至照明下也能观察到明显的颜色差异，反应在37左右进行，可知在低温环境下只有暖手宝才能开始反应。研究者分别测试了实验室病毒载体、临床样品，用20min肉眼即可识别阳性样品，精度与荧光定量PCR一致。

这个方法方便简单，可以直接观察。与相应的仪器组合使用，可以定量测量样品中的病毒含量。同时，成本低廉，只需要6美元。

检测原理和效果评价(图像来源NatureCommunications)

结语

CRISPR/Cas9于2012年发现，通常简称CRISPR，科学家可以在特定方面准确改变DNA，改变遗传疾病的治疗。

CRISPR技术与核酸检测相结合，可以实现低成本、高精度、迅速的核酸检测，应用于COVID-19疫情的检测，有望更好地控制疫情的传播。

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