科學(xué)島團(tuán)隊(duì)在微流控CRISPR-Dx檢測流感病毒分型研究方面取得新進(jìn)展

近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院安光所光電子中心生物醫(yī)學(xué)光學(xué)團(tuán)隊(duì)在微流控CRISPR分子診斷新方法研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果以《SEDphone: 空間編碼離心式微流控芯片-智能手機(jī)平臺聯(lián)合RT/LAMP-CRISPR/Cas12a體系用于流感病毒分型檢測》為題發(fā)表于化學(xué)類TOP期刊Sensors and Actuators: B. Chemical上。

流感病毒是一種嚴(yán)重的公共衛(wèi)生威脅，每年都會引起流行病，發(fā)病率和死亡率較高，特別是季節(jié)性流感爆發(fā)時(shí)，大批患者涌入社區(qū)和醫(yī)院門診，給醫(yī)療機(jī)構(gòu)帶來巨大壓力。同時(shí)，流感病毒極易發(fā)生變異，表現(xiàn)出多種亞型，不同亞型需要采取不同的臨床干預(yù)措施。因此，迫切需要開發(fā)一種準(zhǔn)確、快速和便攜的解決方案來區(qū)分不同流感病毒亞型，控制病毒傳播及指導(dǎo)臨床合理用藥。

CRISPR/Cas分子診斷技術(shù)，由于其特異性強(qiáng)、反應(yīng)效率高和便攜性好的特點(diǎn)，被稱為最有可能替代PCR的下一代分子診斷技術(shù)。團(tuán)隊(duì)將LAMP等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)和CRISPR/Cas12a技術(shù)進(jìn)行“雙劍合璧”，靶標(biāo)序列經(jīng)過LAMP擴(kuò)增后被CRISPR/Cas12a識別，并激活其反式切割的活性，進(jìn)而切割報(bào)告探針，釋放熒光信號。該方法既保證了檢測的高靈敏度，又彌補(bǔ)了LAMP擴(kuò)增過程中假陽性的問題。為了便于不同靶標(biāo)的應(yīng)用，研究人員基于LAMP-CRISPR/Cas12a系統(tǒng)開發(fā)了一個(gè)通用的設(shè)計(jì)過程模型。經(jīng)優(yōu)化后，可在45分鐘內(nèi)同時(shí)檢測H1N1、H3N2、H5N1、H7N9和乙型流感病毒(IBV) 5種流感分型，檢測限達(dá)到10拷貝/μL，達(dá)到金標(biāo)準(zhǔn)水平。

另外，為了實(shí)現(xiàn)LAMP擴(kuò)增及CRISPR檢測的一體化操作，研究人員設(shè)計(jì)并制備了具有空間編碼功能的離心式微流控芯片，開發(fā)了基于智能手機(jī)的便攜式床旁檢測（point of care testing, POCT）設(shè)備SEDphone，實(shí)現(xiàn)了多種流感分型的“同時(shí)擴(kuò)增，同時(shí)檢測”。同時(shí)，采用雙溫區(qū)設(shè)計(jì)，克服了RT/LAMP與CRISPR/Cas12a技術(shù)反應(yīng)溫度差異的問題。采用臨床樣本驗(yàn)證了LAMP-CRISPR/Cas12a流感病毒快速分型方法及SEDphone平臺的臨床實(shí)用性。該項(xiàng)研究為多種病原體的高靈敏、準(zhǔn)確、快速、即時(shí)檢測提供一種新思路，有望用于發(fā)熱門診或是家庭自檢，可最大限度地降低了不必要的交叉感染風(fēng)險(xiǎn)，緩解醫(yī)療壓力。

圖 SEDphone流感病毒檢測平臺工作流程示意圖

圖 LAMP- CRISPR/Cas12a檢測不同流感病毒分型特異性及靈敏度評估