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基于微流控空间编码和CRISPR-Dx的多靶标核酸检测技术作者:美格君来源:Nature 一直以来,病原体快速和多重检测都是全球卫生安全领域关注的重点方向。在现有检测方法中,二代测序(NGS)可提供病原体详细信息,但检测时间久且成本高;PCR技术可以实现病原体多重检测,但荧光探针发射光谱经常重叠,易混淆目标识别,使单次可检病原体数量受限;而当前被广泛使用的、基于CRISPR技术所研发的高特异和高灵敏分子诊断方法(CRISPR-Dx)也存在多重检测受限和高成本等问题。 基于以上挑战,中国科学院精密测量院杨运煌团队展开研究,于2022年10月29日,在Nature Communications上发表了题为“Microfluidic space coding for multiplexed nucleic acid detection via CRISPR-Cas12a and recombinase polymerase amplification”的文章,提出一种名为“MiCaR”的高性能多靶标检测平台。 “MiCaR”平台检测原理 “MiCaR”多靶标核酸检测技术基于微流控空间编码和CRISPR-Dx技术,可在40分钟内检测30种不同的病原体,灵敏度达到了0.26 aM。 “MiCaR”检测平台特点可总结为
研究人员通过有效地检测9价HPV疫苗对应的9种HPV亚型,证明了MiCaR的实用性,以及其在感染性疾病诊断和流行病学监测方面的潜力和应用价值。 “MiCaR”平台HPV检测流程 以HPV亚型检测为例,演示“MiCaR”平台的使用流程。首先进行取样,加热样本释放核酸,将释放的核酸直接进行重组酶聚合酶扩增(RPA),最后将扩增产物和CRISPR检测液加入到放射状芯片(SS-Chip)中,加热后读取结果。 其中SS-Chip由30个孔位轮状辐射分布并与中央孔位相连,CRISPR检测液提前加入30个孔位,样本从中央孔位加载,每个孔位都能独立进行CRISPR检测。 “MiCaR”平台对九种HPV亚型检测 为验证“MiCaR”平台对九价疫苗里9种HPV病毒亚型检测能力,该研究将含有9种HPV亚型各自特定片段的质粒和9种crRNA进行交叉反应,结果显示其检测特异性高(如下图所示);制备9种不同浓度的HPV亚型靶标质粒(10-12、10-13、10-14、10-15、10-16、10-17、10-18、0 M)验证其灵敏度,结果显示对所有靶标检测限达10-17至10-18M。 图解:9种HPV质粒和9种crRNA交叉实验 进一步对100例HPV临床样本分型检测,结果显示“MiCaR”检测性能良好,阳性和阴性预测一致性分别为97.8%和98.1%,灵敏度和特异性分别为97.8%和98.1%。 图解:HPV临床检测(红色)和MiCaR检测(绿色)结果比对 对八种呼吸道病毒检测板(RVP)进行检测 研究基于“MiCaR”的方法检测8种最具临床相关性的呼吸道病毒,包括B型流感病毒(FLUBV)、人冠状病毒NL63(HCoV-NL63)、人冠状病毒OC43(HCoV-OC43)、人呼吸道合胞病毒(HRSV)、人冠状病毒HKU1(HCoV-HKU1)、SARS-CoV-2、人副流感病毒3型(HPIV-3)和人偏肺病毒(HMPV),通过对8种RVP靶标质粒与8种crRNA进行交叉反应实验,和对8种RVP靶标混合质粒与8种crRNA分别进行CRISPR检测,结果均表明“MiCaR”对RVP靶标检测强特异性,进一步证明“MiCaR”方法可以作为一种多病原体核酸检测的通用平台。 图解:8种RVP靶标检测特异性结果 该研究团队表示,“MiCaR”充分展现了多重RPA的扩增、CRISPR Cas12a系统在靶标识别方面的高特异性,以及微流控设备在液体处理方面的显著作用。本研究虽然只通过9种HPV亚型和8种呼吸道病毒验证“MiCaR”检测平台的通用性,但其(30 plex SS-Chip)单次检测靶标数量可达30个。团队将继续优化MiCaR扩增和检测条件及微流控装置,以实现一管法和自动化操作。 本文章CRISPR Cas12a蛋白 本文章CRISPR Cas12a蛋白由美格生物提供,产品性能已被多个高水平研发团队采用与验证,活性领先国际顶尖品牌,实现国产替代。美格生物将继续为科研赋能,助力分子检测领域研究。 文章作者与团队介绍 作者介绍: 徐志辰,2020年本科毕业于华中科技大学同济医学院,随后在中国科学院精密测量院硕博连读,主要从事微流控和CRISPR检测技术。 通讯作者介绍: 李颖研究员,博士,博导;从事微流控生物芯片研究近十年,专注于转化医学和精准医疗等相关研究,在JACS, ACS Nano, Science Advances, Analytical Chemistry, Biosensors and Bioelectronics等期刊上已发表SCI论文30余篇;其中**作者/通讯作者论文17篇,授权中国发明专利8项,美国专利2项,另有3项中国专利(为**发明人)和1项美国专利正在申请中,出版书籍章节一节;现为《Military Medical Research》青年编委。 团队介绍: 核酸复合物结构与功能研究组,研究PI:杨运煌研究员,课题组主要从事NMR、蛋白质组学和分子检测领域研究,拥有两名研究员和两名副研究员。 原文链接: https://doi.org/10.1038/s41467-022-34086-y 欢迎通过下方二维码联系韩女士,了解更多Cas蛋白技术和产品信息 关于美格生物 ✦ 美格生物成立于2012年,致力于分子原料酶的创新开发与工业级生产。 企业由中组部首批高层次引进人才教授创建,团队内包含多名教授及博士后, 原料酶及IVD领域资深人才。 企业拥有2100平方米研发和生产基地,可满足从原料酶生产、试剂盒生产、质控测试、成品包装等全流程制备工艺,主要蛋白原料的周产能可达百万人份级别。 谢谢大家关注 喜欢就点个赞和在看吧 微信号|magigen- 相关阅读 Magigen T7核酸内切酶I / T7 Endonuclease I Magigen耐高温RNase HII-核糖核酸酶 - rhPCR好帮手! Magigen Bst DNA聚合酶 - 与环介导恒温扩增LAMP技术完美结合 Magigen LAMP试剂盒 - 环介导恒温扩增技术典范 |