荷兰研究人员将 CRISPR 和生物发光结合起来进行实验测试传染性疾病

荷兰研究人员表示，一种新开发的夜间蛋白质可以加速并简化病毒性疾病的诊断。
他们的研究于周三发表在 ACS Publications 上，描述了一种灵敏的一步式方法，可使用发光的亮蓝色或绿色蛋白质快速分析病毒核酸及其外观。
通过检测核酸指纹来识别病原体是临床诊断、生物医学研究以及食品和环境安全监测的关键策略。广泛使用的定量聚合酶链反应 (PCR) 测试灵敏度很高，但需要复杂的样品制备或结果解释，这使得它们对于某些医疗保健环境或资源有限的环境来说不切实际。
这个来自荷兰的团队是来自大学和医院的科学家合作的成果，旨在开发一种快速、便携且易于使用的核酸诊断方法，可应用于各种环境。
他们的灵感来自萤火虫的闪光、萤火虫的光芒和水生浮游植物的微小星星，所有这些都是由一种称为生物发光的现象提供动力的。这种夜光效应是由涉及荧光素酶蛋白的化学反应引起的。科学家们将荧光素酶蛋白整合到传感器中，当他们发现目标时，传感器会发光以方便观察。虽然这使得这些传感器成为即时检测的理想选择，但它们目前缺乏临床诊断测试所需的高灵敏度。虽然 CRISPR 基因编辑方法可以提供这种能力，但它需要许多步骤和额外的专用设备来检测复杂、嘈杂样本中可能存在的微弱信号。
研究人员找到了一种将 CRISPR 相关蛋白与生物发光信号相结合的方法，可以用简单的数码相机检测到该信号。为了确保有足够的 RNA 或 DNA 样本进行分析，研究人员进行了重组酶聚合酶扩增 (RPA)，这是一种在 100°F 左右的恒温下运行的简单技术。他们开发了一个名为发光核酸传感器（LUNAS）的新平台，其中两种 CRISPR/Cas9 蛋白对病毒基因组的不同连续部分具有特异性，每个蛋白上方都附着有一个独特的荧光素酶片段。
当研究人员正在检查的特定病毒基因组存在时，两个 CRISPR/Cas9 蛋白会与目标核酸序列结合；它们变得非常接近，使得完整的荧光素酶蛋白在化学底物存在的情况下形成并发出蓝光。。为了解释这个过程中消耗的底物，研究人员使用了发出绿光的控制反应。颜色从绿色变为蓝色的管表示阳性结果。
研究人员通过开发 RPA-LUNAS 检测来测试他们的平台，该检测可检测SARS-CoV-2 RNA无需繁琐的 RNA 分离，并证明了其对鼻咽拭子样本的诊断性能新冠肺炎患者。RPA-LUNAS 在 20 分钟内成功检测出 RNA 病毒载量低至 200 拷贝/μL 的样本中的 SARS-CoV-2。
研究人员相信他们的检测方法可以轻松有效地检测许多其他病毒。“RPA-LUNAS 对于即时传染病检测很有吸引力，”他们写道。