扩大CRISPR-based诊断

研究人员已经研发出新技术,灵活CRISPR-based分子诊断量表,使用微流体芯片可以同时运行成千上万的测试。单个芯片的能力范围从单一类型的病毒检测在1000多个样品一次少量的样品寻找超过160种不同的病毒,包括Covid-19病毒。

组合排列反应呼吁多路复用评估核酸(卡门),这种技术——验证病人样本-提供当天的结果,可能有一天被用于广泛的公共卫生工作。

这项研究发表在自然由co-first作者梅尔沃德谢利Ackerman和卡梅隆,同时博士后研究人员广泛的麻省理工学院和哈佛大学。保罗•Blainey Broad研究所的核心成员和麻省理工学院生物工程系副教授,当然喽,Sabeti,协会成员广泛,哈佛大学教授霍华德休斯医学研究所研究员,文章的第二作者。

“目前流行只有强调快速、敏感的工具是诊断的关键,侦查,和描述感染人群,“Sabeti说。“需要创新的诊断,可以广泛应用在社区中从未像现在这样迫切。”bet188真人

“CRISPR-based诊断是一个有吸引力的工具的可编程性,敏感性,和易用性,”梅尔沃德说。“现在,扩大这些诊断的方法,我们可以发掘自己潜力综合方法——例如,使临床医生能够看到如果窝藏多重感染患者,排除整个面板的疾病很快,或者测试大量的患者严重感染。”

小型化CRISPR诊断

建立一个测试平台使用这种能力,团队转向微流体,调整和改进技术发达Blainey的实验室,研究人员在2018年创建的橡胶片,比智能手机,成千上万的“microwells”——小隔间设计每一双nanoliter-sized滴。一个液滴包含病毒遗传物质从一个样本,和其他包含病毒检测试剂。

“microwell芯片是由像邮票——这是橡胶倒模,”阿克曼解释道。“我们很容易能够复制和与合作者分享这项技术。”

芯片使用的检测方法是改编自CRISPR-based诊断夏洛克,于2017年首次描述,由一组科学家Broad研究所,麻省理工学院麦戈文脑研究所,研究所医学工程与科学麻省理工学院和哈佛大学生物工程研究所。

使用卡门平台,研究人员首先从样本中提取病毒RNA和遗传物质的复制,类似于制备过程RT-qPCR诊断目前用于疑似COVID-19病例。研究人员然后添加一个独特的荧光染料颜色每个准备样品,然后把混合物分成微小的水滴。

检测混合,另一方面,包含CRISPR蛋白质Cas13,导游RNA查找特定病毒序列,和分子的报告结果。这些混合物以颜色区分,分为液滴。

成千上万的水滴从样品和检测混合物然后汇集在一起,装上芯片在一个移液的步骤。中的每个microwell芯片捕获两滴。当液滴检测发现其目标——一个特定的病毒基因序列样本液滴在同一microwell,信号的产生,并通过荧光显微镜检测。整个协议,从RNA提取结果,需要8个小时。

”这两种技术结合在一个单一的平台为我们提供了令人兴奋的新功能来研究临床和流行病学问题,”合著者Gowtham说Thakku,麻省理工学院的研究生在广泛的传染病和微生物项目。

卡门使超过4500测试在一个微流体芯片,它可以适用于患者样本以多种方式使用可用的荧光编码。例如,一个芯片上可以同时测试单个病毒的1048个样本,或五个169年的病毒样品。能力可以很容易地扩大进一步通过添加更多的芯片:“我们通常在一天内运行四个或五个芯片,”阿克曼说。

多路复用功能

展示平台的multi-diagnostic能力,团队开发了一个快速测试策略几十个样品169 human-associated病毒超过10出版的基因组序列。研究人员测试了这个检测面板对58患者样本,使用多个芯片。他们另外应用卡门患者样本区分甲型流感病毒的亚型,在艾滋病毒检测耐药性突变。

的团队还包含检测混合物SARS-CoV-2 -导致Covid-19的病毒和其他呼吸道病原体所演示的那样,使用合成病毒序列,如何快速适应的分析检测新兴病毒。

“卡门既提供了令人印象深刻的吞吐量和灵活性的诊断测试,”凯瑟琳Freije合著者说,哈佛大学的研究生Sabeti实验室。

研究人员报告说,平台的敏感性与以前公布的夏洛克化验,并继续改进和使用额外的临床样本验证卡门。加上成功的从患者样本中描述的测试数据自然今天,这种方法可以随时可翻译在诊所,根据团队。

“这种小型的诊断方法是资源节约型和易于实现,“Blainey说。“新工具需要创造力和创新,并与这些化学和微流体的进步,我们对潜在的卡门热情随着社区工作击退COVID-19和未来传染病的威胁。”

参考:阿克曼,c . M。梅尔沃德,C。、Thakku s G。Freije, c。、Metsky h . C。杨,d K。,。Sabeti, p . c (2020)。大规模多路复用使用Cas13核酸检测。自然。doi: 10.1038 / s41586 - 020 - 2279 - 8

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