CRISPR-Based使超灵敏检测核酸的方法

从SARS-CoV-2工程CRISPR-based方法发现RNA,导致COVID-19的病毒,有望使测试和其他疾病的快速和容易。

合作者在赖斯大学和康涅狄格大学的进一步改造RNA编辑CRISPR-Cas13系统来提高他们的权力SARS-CoV-2病毒检测微量的生物样本没有耗时的RNA提取和金本位PCR扩增步骤需要在测试。

新平台是非常成功和PCR相比,发现10的11阳性和假阳性的病毒检测临床样本直接从鼻拭子。研究人员发现他们的技术发现SARS-CoV-2的迹象attomolar(10 - 18)浓度。

化学和生物分子领导的研究工程师雪雪莉高莱斯乔治·r·布朗工程学院的杨和博士后研究人员杰的大米和康涅狄格杨歌出现在化学生物学性质。

Cas13其知名的表弟Cas9一样,是系统的一部分自然抵御入侵的细菌噬菌体。CRISPR-Cas9自发现以来,已被科学家编辑生活适应DNA基因组,显示了巨大的希望治疗甚至治愈疾病。

它可以用在其他方面。Cas13自己可以增强指导RNA RNA序列找到并剪断目标,但也发现“担保”,在这种情况下像SARS-CoV-2病毒的存在。

“工程Cas13蛋白在这工作很容易适应其他先前建立的平台,”高说。”工程的稳定性和健壮性Cas13变异使其更适用于现场即时诊断在资源缺乏地区设置昂贵的PCR机器不可用。”

杨洁篪说,野生型Cas13来自细菌,纤毛菌属wadei,不能检测attomolar病毒RNA水平的时间框架内30到60分钟,但莱斯大学创建的增强版的工作大约半个小时,检测SARS-CoV-2浓度远低于先前的测试。

她说,关键是过,灵活的发夹环Cas13活性部位附近。“这是中间的蛋白质决定Cas13催化部位附近的活动,”杨说。“既然Cas13很大和动态,这是具有挑战性的找一个网站插入另一个功能域。”

研究人员融合七种不同的RNA绑定域循环,和两个复合物的显然是优越的。当他们发现他们的目标时,蛋白质会发出荧光,揭示病毒的存在。

“我们可以看到增加的活动是在野生型Cas13 5到6倍,”杨说。”这个数字看起来很小,但很惊人的蛋白质工程的一步。

”,但还是没有足够的检测,所以我们把整个试验从荧光板的读者,这是相当大的,而不是在资源匮乏的地区,电化学传感器,它具有较高的敏感性,可用于现场即时诊断,”她说。

现成的传感器,杨表示,蛋白质工程五个数量级更敏感检测病毒与野生型相比蛋白质。

实验室想其技术适应纸带像那些在国内COVID-19抗体测试,但有更高的灵敏度和准确性。“我们希望将使测试更方便和更低的成本对许多目标,”高说。

研究人员还在研究改进Zika病毒的检测,登革热和埃博拉病毒和预测心血管疾病的生物标记物。他们的工作可能会导致快速诊断COVID-19的严重性。

“不同的病毒有不同的序列,”杨说。“我们可以设计指导RNA针对一个特定的序列,我们可以检测,CRISPR-Cas13系统的力量。”

但是因为项目开始大流行抓住,SARS-CoV-2是个天生的焦点。“技术非常适合所有的目标,”她说。“这使它一个很好的选择发现各种突变或不同的冠状病毒。”

“我们非常兴奋的工作作为一个组合的结构生物学、蛋白质工程和生物医学设备发展,”高说。“我非常感谢所有的努力从我实验室成员和合作者。”

参考:杨J,歌Y,邓X, et al。工程与增强的抵押品活动LwaCas13a核酸检测。Nat化学杂志。2022:1-10。doi:10.1038 / s41589 - 022 - 01135 - y

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