仅需一次检测！CRISPR技术成功同时实现“新冠检测+基因测序”

大多数常规分子诊断程序通常仅检测单个与疾病相关的生物标记。当前使用鼻拭子或咽拭子等检测新冠病毒的PCR测试就是单分子检测的一种。这样的所谓的单重方法提供了可靠的结果，因为它们被“校准”为单个生物标记。但是，要确定患者是否感染了新的新冠病毒变体或完全不同的病原体，则需要针对许多不同的生物标记对样本进行二次检测。

来自亥姆霍兹RNA感染研究所（HIRI）和维尔茨堡的朱利叶斯·马克西米利安斯大学（JMU）的科学家们现已为使用LEOPARD的全新诊断平台铺平了道路。LEOPARD是一种基于CRISPR的方法，具有高度可复用性，可以通过一项测试检测多种与疾病相关的生物标记。

LEOPARD代表“利用工程改造的tracrRNA和目标DNA进行PArallel RNA检测”（Leveraging Engineered tracrRNAs and On-target DNAs for PArallel RNA Detection），是基于Cas9切割的DNA可能与特定核糖核酸（RNA）的存在联系起来的这一发现开发的技术。这一基因之间的联系使LEOPARD能够一次检测许多RNA，为同时检测患者样本中病毒和其他病原体的RNA提供了机会。该项研究日前发表在国际知名期刊《科学》上。

LEOPARD只需一次测试即可检测多种与疾病相关的生物标记物。图源Sandy Westermann / HIRI

这项研究由JMU教授，HIRI研究小组负责人Chase Beisel和JMU分子感染生物学研究所（IMIB）的Cynthia Sharma教授发起。Beisel教授表示，“使用LEOPARD，我们成功地从9种不同的病毒中检测出RNA片段。”“我们还能够在患者样本中区分SARS-CoV-2及其变体之一，同时确认每个样本均是从患者身上正确采集的。”

CRISPR-Cas9是一种主要用于基因组编辑的生物分子工具。在这里，CRISPR-Cas9充当剪切特定DNA序列的分子剪刀。这些相同的剪刀自然被细菌用来切割与入侵病毒有关的DNA。无论是编辑基因组还是消除病毒，Cas9切割都是由指导RNA指导的。细菌中发现的指导RNA必须与称为tracrRNA的单独RNA配对。然后，RNA对可与Cas9协同工作以指导DNA切割。

人们认为tracrRNA仅与来自抗病毒系统的指导RNA配对。但是，科学家发现“当我们在模型生物弯曲杆菌中寻找与Cas9结合的RNA时，我们惊奇地发现了我们不仅检测到指导RNA，而且还发现了细胞中其他类似指导RNA的RNA片段。”tracrRNA与这些RNA配对，产生了“非规范”的指导RNA，可以指导Cas9切割DNA。

基于这一发现，他们开发了LEOPARD诊断平台。将来，LEOPARD的性能甚至可以使多重PCR测试和其他方法相形见绌。JMU卫生与微生物研究所所长奥利弗·库尔扎伊（Oliver Kurzai）表示：“这项技术不仅可以改变传染病和抗生素耐药性的医学诊断方法，而且还可以改变癌症和罕见遗传病的医学诊断方法。”

参考资料：

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-04/uow-cdf042721.php

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