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學(xué)光學(xué)團隊在微流控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(lèi)TOP期刊Sensors and Actuators: B. Chemical上。

流感病毒是一種嚴重的公共衛生威脅，每年都會(huì )引起流行病，發(fā)病率和死亡率較高，特別是季節性流感爆發(fā)時(shí)，大批患者涌入社區和醫院門(mén)診，給醫療機構帶來(lái)巨大壓力。同時(shí)，流感病毒極易發(fā)生變異，表現出多種亞型，不同亞型需要采取不同的臨床干預措施。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)一種準確、快速和便攜的解決方案來(lái)區分不同流感病毒亞型，控制病毒傳播及指導臨床合理用藥。

CRISPR/Cas分子診斷技術(shù)，由于其特異性強、反應效率高和便攜性好的特點(diǎn)，被稱(chēng)為最有可能替代PCR的下一代分子診斷技術(shù)。團隊將LAMP等溫擴增技術(shù)和CRISPR/Cas12a技術(shù)進(jìn)行“雙劍合璧”，靶標序列經(jīng)過(guò)LAMP擴增后被CRISPR/Cas12a識別，并激活其反式切割的活性，進(jìn)而切割報告探針，釋放熒光信號。該方法既保證了檢測的高靈敏度，又彌補了LAMP擴增過(guò)程中假陽(yáng)性的問(wèn)題。為了便于不同靶標的應用，研究人員基于LAMP-CRISPR/Cas12a系統開(kāi)發(fā)了一個(gè)通用的設計過(guò)程模型。經(jīng)優(yōu)化后，可在45分鐘內同時(shí)檢測H1N1、H3N2、H5N1、H7N9和乙型流感病毒(IBV) 5種流感分型，檢測限達到10拷貝/μL，達到金標準水平。

另外，為了實(shí)現LAMP擴增及CRISPR檢測的一體化操作，研究人員設計并制備了具有空間編碼功能的離心式微流控芯片，開(kāi)發(fā)了基于智能手機的便攜式床旁檢測（point of care testing, POCT）設備SEDphone，實(shí)現了多種流感分型的“同時(shí)擴增，同時(shí)檢測”。同時(shí)，采用雙溫區設計，克服了RT/LAMP與CRISPR/Cas12a技術(shù)反應溫度差異的問(wèn)題。采用臨床樣本驗證了LAMP-CRISPR/Cas12a流感病毒快速分型方法及SEDphone平臺的臨床實(shí)用性。該項研究為多種病原體的高靈敏、準確、快速、即時(shí)檢測提供一種新思路，有望用于發(fā)熱門(mén)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，緩解醫療壓力。

博士研究生尹雪兒為論文第一作者，朱燦燦副研究員、朱靈研究員和劉勇研究員為論文通訊作者。該項工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、中國科學(xué)院青促會(huì )優(yōu)秀會(huì )員及合肥物質(zhì)院院長(cháng)基金高技術(shù)創(chuàng )新項目支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.136196

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