前瞻经济学人 看懂未来新十年

打开APP

变异病毒克星!科学家用“分子剪刀”检测新冠 所需时间是PCR三分之一

Emma Chou

1

由新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)领导的一个科学家团队开发了一种诊断测试方法,可以在病毒发生突变后检测出导致COVID-19的病毒。

这种方法被称为VaNGuard(Variant Nucleotide Guard)测试,利用了一种被称为CRISPR的基因编辑工具。CRISPR被广泛用于科学研究,在实验室条件下改变DNA序列和修改人类细胞的基因功能,最近还被用于诊断应用。 

由于病毒有能力随时间进化,一种对潜在突变具有强大抗力的诊断测试是跟踪和抗击大流行的关键工具。到目前为止,SARS-CoV-2出现了数千种变种,其中一些已经在英国、南非和巴西广泛传播。

领导这项研究的南洋理工大学副教授Tan Meng How说,新毒株的基因序列变异可能会阻碍一些诊断测试检测病毒的能力。

除了在SARS-CoV-2突变时也能检测出它的能力之外,VaNGuard测试还可以在临床环境中对粗糙的患者样本使用,而不需要RNA纯化,并在30分钟内产生结果。这是黄金标准聚合酶链反应(PCR)测试所需时间的三分之一,后者需要在实验室设备中纯化RNA。 

由南洋理工大学领导的科学家团队希望,VaNGuard测试可以用于快速确认个人COVID-19状态的重要环境。

这些发现发表在3月19日的科学杂志《自然通讯》上。

下一步,研究人员计划进行进一步的实验,以进一步完善他们的诊断试剂盒,获得相关部门的监管批准,并与诊断公司合作使检测商业化。

用一把“分子剪刀”来检测病毒

VaNGuard测试依赖于一种含有enAsCas12a的反应混合物,enAsCas12a是Cas12a酶的一种变体,其作用就像一把“分子剪刀”。 

enAsCas12a酶的“编程”是针对SARS-CoV-2遗传物质的特定片段,并从病毒基因组的其余部分剪断它们。成功剪断片段是这种酶“检测”病毒存在的方式。这种编程是由两种被称为引导RNA的不同分子完成的,它们被设计为识别SARS-CoV-2基因组上的特定位点。

科学家们决定使用两种引导RNA,它们可以识别出SARS-CoV-2变种之间极其相似的序列,而且这两种序列也是该病毒特有的。通过计算预测,每一种引导 RNA可以识别迄今为止全世界已测序的数千种SARS-CoV-2分离株中的99.5%以上。

到目前为止,NTU制造的诊断平台最多可以识别出SARS-CoV-2基因组靶位点的两种突变。

当在样本中检测到SARS-CoV-2病毒或其变体之一时,经过工程处理的Cas12酶变体enAsCas12a变得高度活跃,并开始切割样本中其它可检测到的遗传物质,包括将荧光染料标记的分子加入到反应混合物中。

当分子被切断时,它开始发光。这种荧光被酶标仪捕捉到。酶标仪是一种实验室仪器,可以检测和量化由分子发出的光光子。

新加坡科学技术研究局(A*STAR)新加坡基因组研究所的Tan教授解释说:“如果病毒存在,分子将发光。如果没有,那就意味着病毒不存在,无法引起分子剪刀的高度激活。”

为了使该测试在获得批准后更容易使用,科学家们将该测试集成到一种经过特殊处理的纸条中,看起来像验孕棒。

将纸条浸入含有粗鼻咽样品和反应混合物的管中。当出现SARS-CoV-2病毒或其变种时,纸条上会出现两条杠。在没有病毒的情况下,只会出现一条杠。

科学家们通过合成与已知的SARS-CoV-2变种具有相同突变序列的RNA样本,验证了VaNGuard测试检测SARS-CoV-2变种的能力。

他们在测试中加入不同数量的合成样品,当纸条浸入每个反应混合物时,观察到两条杠。这表明VaNGuard测试对突变病毒序列是稳健的。科学家们还开发了一款手机应用程序来帮助理解这些纸条。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

http://medicalxpress.com/news/2021-03-scientists-diagnostic-virus-covid-mutates.html

http://www.nature.com/articles/s41467-021-21996-6


阅读全文
打开APP,享受沉浸式阅读体验

最新评论

打开App,查看更多评论
×

提问研究员

一键提问研究员,零距离互动交流

我要提问
1

App数据库能为你做什么?

看看用户怎么说

2

App问答能为你做什么?

看看用户怎么说

3

App报告能为你做什么?

看看用户怎么说

4

App文章能为你做什么?

看看用户怎么说

相关阅读