荷蘭研究人員將 CRISPR 和生物發光結合起來進行實驗測試傳染性疾病

荷蘭研究人員表示，一種新開發的夜間蛋白質可以加速並簡化病毒性疾病的診斷。
他們的研究於週三發表在 ACS Publications 上，描述了一種靈敏的一步式方法，可使用發光的亮藍色或綠色蛋白質快速分析病毒核酸及其外觀。
透過檢測核酸指紋來識別病原體是臨床診斷、生物醫學研究以及食品和環境安全監測的關鍵策略。廣泛使用的定量聚合酶鏈反應 (PCR) 測試靈敏度很高，但需要複雜的樣本製備或結果解釋，這使得它們對於某些醫療保健環境或資源有限的環境來說不切實際。
這個來自荷蘭的團隊是來自大學和醫院的科學家合作的成果，旨在開發一種快速、便攜且易於使用的核酸診斷方法，可應用於各種環境。
他們的靈感來自螢火蟲的閃光、螢火蟲的光芒和水生浮游植物的微小星星，所有這些都是由一種稱為生物發光的現象提供動力的。這種夜光效應是由涉及螢光素酶蛋白的化學反應引起的。科學家將螢光素酶蛋白整合到感測器中，當他們發現目標時，感測器會發光以方便觀察。雖然這使得這些感測器成為即時檢測的理想選擇，但目前它們缺乏臨床診斷測試所需的高靈敏度。雖然 CRISPR 基因編輯方法可以提供這種能力，但它需要許多步驟和額外的專用設備來檢測複雜、雜訊樣本中可能存在的微弱訊號。
研究人員找到了一種將 CRISPR 相關蛋白與生物發光訊號結合的方法，可以用簡單的數位相機檢測到該訊號。為了確保有足夠的 RNA 或 DNA 樣本進行分析，研究人員進行了重組酶聚合酶擴增 (RPA)，這是一種在 100°F 左右的恆溫下運行的簡單技術。他們開發了一個名為發光核酸感測器（LUNAS）的新平台，其中兩種 CRISPR/Cas9 蛋白對病毒基因組的不同連續部分具有特異性，每個蛋白上方都附著有一個獨特的螢光素酶片段。
當研究人員正在檢查的特定病毒基因組存在時，兩個 CRISPR/Cas9 蛋白會與目標核酸序列結合；它們變得非常接近，使得完整的螢光素酶蛋白在化學底物存在的情況下形成並發出藍光。。為了解釋這個過程中消耗的底物，研究人員使用了發出綠光的控制反應。顏色從綠色變為藍色的管子表示陽性結果。
研究人員透過開發 RPA-LUNAS 檢測來測試他們的平台，該檢測可檢測SARS-CoV-2 RNA無需繁瑣的 RNA 分離，並證明了其對鼻咽拭子樣本的診斷性能新冠肺炎患者。RPA-LUNAS 在 20 分鐘內成功檢測出 RNA 病毒量低至 200 拷貝/μL 的樣本中的 SARS-CoV-2。
研究人員相信他們的檢測方法可以輕鬆有效地檢測許多其他病毒。「RPA-LUNAS 對於即時傳染病檢測很有吸引力，」他們寫道。