CRISPR-Based疟疾测试

实现根除疟疾的目标设置由世界卫生组织(WHO)的全球疟疾控制规划,重要的是,所有当地疟疾寄生虫的传播定义地理区域就被消除了。这条道路是发展的一个重要基石的快速、敏感、特异性的诊断功能是有用的在资源匮乏的地区(lrs)的许多地区疟疾流行。

目前,四个主要的存在引起疟疾的疟原虫物种恶性疟原虫,间日疟原虫,p .那和三日疟原虫是由微观分析血液样本的寄生虫可以在红细胞中发现,或与所谓的快速诊断检测特定疟原虫蛋白(抗原)。

“不幸的是,可用快速诊断方法无法区分四个疟原虫物种和另一个,可重要的启动的疗程,而且,最重要的是,他们是无效的检测低数量的疟原虫在无症状的个体,“Nira波洛克说,医学博士副医疗主任,博士,波士顿儿童医院的传染病诊断实验室和哈佛医学院病理学和医学副教授。”这些“无症状携带者”无声水库为持续的传播疟疾的蚊子和极其重要的持续全球根除疟疾的努力,”Jeffrey Dvorin补充说,医学博士博士,哈佛医学院儿科副教授、高级助理医生在波士顿儿童医院的传染病。

现在,一个多学科的科研合作,由Wyss核心教员詹姆斯·柯林斯博士在哈佛大学生物工程研究所和麻省理工学院(MIT),并由临床研究员玫瑰李,医学博士,也包括鳕鱼和Dvorin MSPH专门创建了一个field-applicable,超灵敏的诊断试验,检测DNA序列有症状和无症状的疟疾的疟原虫物种。新的疟疾诊断方法结合了一个10分钟的快速优化样品制备与CRISPR-based福尔摩斯系统协议,使高度特异和敏感的疟原虫检测设备在另一个60分钟简单的记者。这是发表在《美国国家科学院学报》上。

“这田间应用夏洛克诊断疟疾试验超过设定的敏感性和特异性要求所需的测试,可用于检测低密度无症状携带者的所有主要疟原虫的寄生虫种类,“Wyss说成立核心教员詹姆斯·柯林斯博士。“高度流线型设计可以提供一个可行的解决方案目前诊断瓶颈道路上消除疟疾,和更广泛的使疟疾监测在资源匮乏的地区。”Collins is a lead of the Institute's Living Cellular Devices Focus Area, and also the Termeer Professor of Medical Engineering & Science at MIT.

研究小组展示了他们设计的《神探夏洛克》(简称特定高灵敏度酶记者解锁)检测能够检测不到两每微升血液寄生虫,世卫组织建议“检测极限”(LOD)测试广泛实用程序在流行地区。显示试验的临床潜力通过分析临床样本包含恶性疟原虫和间日疟原虫物种,他们喊出100%的敏感性,通过正确地识别真阳性样品,和100%的特异性,也正确地识别样本缺乏一定的疟原虫物种在真正的负样本。近100%的敏感性和特异性诊断化验的关键属性是用于实际测试。此外,试验设计,也可以确定频繁突变的存在恶性疟原虫株已经失去了HRP2抗原,从而逃避常见的快速诊断检测的检测。

柯林斯集团Wyss理工学院和麻省理工学院联合开发的夏洛克技术与冯Broad研究所的小组。这是授权给夏洛克生物科学创业,用它来为其他疾病的应用程序,创建一个快速分子诊断,最近收到美国食品药品监督管理局紧急使用授权COVID-19快速诊断。

其他方法已经开发出来,就像新福尔摩斯化验,放大和检测DNA或RNA疟原虫物种的核酸物质。然而,到目前为止,这些方法仍然受到他们需要昂贵的实验设备,如聚合酶链反应(PCR)的方法,复杂的样品制备技术,和训练有素的人员,或者是在简单的情况下“等温扩增方法执行在一个温度下,他们没有显示所需的敏感性。

夏洛克疟疾试验利用CRISPR-Cas12a酶可编程成为活跃的所谓指导RNA结合一个具体的目标核酸靶序列,在这种情况下一个序列的四种疟原虫物种。激活Cas12a然后流感劈开任何单链DNA链在其附近的高离职率每秒1250抵押品劈理反应。研究人员利用这种放大活动在他们的分析通过整合优化样品制备,它不需要像其他一些特定的核酸提取步骤核酸扩增检测(NAATs)和等温扩增特定疟原虫DNA和RNA序列的前端。指导rna识别特有的图案放大疟原虫序列然后释放Cas12a活动,种间接攻击记者单链DNA序列的乳沟产品帮助信号pathogen-specific核酸的存在。在试验的后端,信号工程,导致荧光变化的手持设备,或特定的乐队在横向流带常用临床即时设备。

“重要的是,试验与不同的样本类型兼容,如全血、血浆、血清、干涸的血迹,放大所需的所有组件,Cas12a活化和信号生成可以在单一冻干试管一起工作在一个one-pot-reaction重组后与病人和混合样本,”第一作者罗斯Lee说,临床研究员柯林斯集团和波士顿儿童医院传染病诊断和有强烈的兴趣在装配和柯林斯一起多学科团队。“这避免不得不依赖功能冷链和允许测试执行在资源匮乏的地区以最小的专长。”

协作的分子分析疟疾诊断分Wyss研究所的功能在合成生物学领域,当搭配传染病生物学和流行病学方面的专业知识,可以改变真正的使人衰弱的疾病,全球人口众多,瘫痪”Wyss研究所的创始董事因格贝尔说,医学博士博士,他也是Judah Folkman血管生物学教授哈佛医学院和波士顿儿童医院和哈佛大学的生物工程教授约翰·a·保尔森工程和应用科学学院。

参考:李RA, Puig高清,阮PQ, et al。超灵敏CRISPR-based field-applicable检测诊断的Plasmodium物种在有症状和无症状的疟疾。《美国国家科学院刊。2020:202010196在线发表在9月16日。doi: 10.1073 / pnas.2010196117。

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