夏洛克,纸质DNA侦探,接收到一个强大的升级
团队第一次公布了快速、便宜、高度敏感CRISPR-based诊断工具叫夏洛克大大增强了该工具的权力和已经开发出一种微型纸测试,可以用肉眼看到的结果,而不需要昂贵的设备。
夏洛克团队开发了一个简单的纸条来显示测试结果为单个基因签名,借用怀孕测试中常见的视觉线索。浸渍纸地带到处理样本之后,出现一条线,指示是否检测到目标分子。
这个新特性有助于为现场使用铺平道路,比如暴发期间。团队也增加了夏洛克的敏感性和添加能力准确量化的目标样本和测试多个目标。一起,这些进步加速夏洛克快速、准确地检测基因签名的能力——包括病原体和肿瘤的DNA样本。
在今天的《科学》杂志上描述创新构建团队的早期版本的《神探夏洛克》(简称特定高灵敏度记者解锁)和添加到越来越多的领域的研究,利用基因编辑之外CRISPR系统使用。领导的工作,Broad研究所的研究人员麻省理工学院和哈佛和麻省理工学院的,有潜力的变革性影响研究和全球公共卫生。
“夏洛克提供了一种廉价的、易于使用的和敏感的诊断方法,检测核酸物质——这可能意味着一个病毒,肿瘤DNA,和许多其他的目标,”冯说资深作者,核心研究所成员广泛的研究所。“夏洛克改进现在给我们更多的诊断信息,把我们更接近一个工具,可以在实际部署应用程序”。
研究人员先前一系列应用程序展示了夏洛克的效用。在新的研究中,研究小组使用夏洛克探测肿瘤游离DNA在肺癌患者的血液样本,同时检测合成Zika病毒和登革热病毒,除了其他示威。
明确的结果在纸条上
“夏洛克的新论文读出让你看到你的目标是否出现在示例中,没有仪器,“co-first作者乔纳森•Gootenberg说哈佛研究生在张的实验室以及实验室广泛的核心特拉维夫Regev研究所成员。“这个动作我们更接近田间应用的诊断。”
团队设想夏洛克的广泛用途,由于核酸目标探测的多功能性。”技术演示了许多医疗应用潜力,包括诊断感染的病人和检测突变带来耐药性或导致癌症,但它也可以用于工业和农业应用监测步骤沿着供应链可以减少浪费、提高安全,”张补充道。
夏洛克的成功的核心是一个CRISPR-associated叫做Cas13的蛋白质,可以设定绑定到一个特定的RNA。Cas13的目标可以是任何基因序列,包括病毒基因组、基因赋予抗生素耐药性细菌,或基因突变,导致癌症。在某些情况下,一旦Cas13定位及其指定的目标削减,酶过载,不分青红皂白地削减其他RNA附近。创建夏洛克,团队利用这个“脱靶”活动,把它自己的优势,工程系统兼容两种DNA和RNA。
夏洛克的潜在诊断依赖于额外的合成RNA链裂解后用于创建一个信号。Cas13肢解这个RNA后达到原来的目标,释放信号分子,读出结果,表明目标的存在与否。
夏洛克平台现在可以适应测试多个目标。夏洛克一开始一次只能检测一个核酸序列,但现在一个荧光信号分析可以给一次四种不同的目标——这意味着更少的样品需要通过诊断面板运行。例如,新版本的福尔摩斯可以确定在一个反应是否一个示例包含Zika病毒或登革病毒粒子,都导致患者相似的症状。该平台使用Cas13和Cas12a(以前称为Cpf1)从不同种类的细菌酶生成额外的信号。
夏洛克第二迭代还使用一个额外的CRISPR-associated酶放大检测信号,使工具比其前任更敏感。“与原来的夏洛克,我们检测单个分子微升,但现在我们可以达到100倍的敏感性,”解释co-first作者奥马尔Abudayyeh,麻省理工学院研究生的实验室广泛。“特别重要的应用,比如在血液样本检测肿瘤游离DNA,在你的目标可能是极低的浓度。这新一代的特性使夏洛克更准确的系统”。
