来源:Bio生物世界

2020年2月14日,CRISPR基因编辑大神张锋教授团队发布了使用基于CRISPR/Cas13SHERLOCK技术检测新型冠状病毒的详细操作流程文档。文档中的测试表明,SHERLOCK技术检测新冠病毒异常灵敏,每微升里仅10-100个病毒拷贝,都可以被检测出来。而且,该方法操作简单,仅需纯化的核酸分子样本,通过简单的三步,1个小时内即可完成检测

2020年3月30日,深圳市第三人民医院(南方科技大学第二附属医院)的张政教授带领团队在医学预印本平台 medRxiv 发表了题为:Clinical characteristics of the recovered COVID-19 patients with re-detectable positive RNA test 的论文。该论文之后在 Annal of  Translational Medicine 杂志发表。该研究首次报道了复阳病人的临床特征,研究团队使用高灵敏度的SHERLOCK技术进行了新冠检测,证明了商用核酸检测的假阴性问题可能是导致复阳现象的潜在原因。这也是SHERLOCK技术首次实战用于新冠检测,效果亮眼。

2020年9月17日,张锋团队在新英格兰医学期刊(NEJM)发表题为:Detection of SARS-CoV-2 with SHERLOCK One-Pot Testing 的文章,张锋团队公布了升级版基于SHERLOCK技术的新冠病毒检测流程——STOPCovid.V2

升级版的STOPCovid.V2在原有基础上更进一步,在样本制备的过程中通过加入磁珠富集样本中的RNA,从而通过提高PCR反应的起始RNA数量,进一步提高了STOPCovid.V2的检测灵敏度。此外,2.0版还精简了磁珠富集RNA的操作步骤,去除了乙醇清洗和洗脱过程,让整个RNA富集过程不超过15分钟。

最后,研究团队进行了一项双盲检测,对202个新冠病毒阳性和200个新冠病毒阴性鼻咽拭子样本的检测结果表明,STOPCovid.V2能够达到93.1%的灵敏度98.5%的特异性。且阳性样本只需15-45分钟就能获得结果。


关于SHERLOCK技术CRISPR/Cas系统是细菌和古菌特有的免疫系统,是生命进化历史上,细菌和病毒进行斗争产生的免疫武器,用于抵抗病毒或外源性质粒的侵害。当外源基因入侵时,该防御系统的 CRISPR 序列会表达与入侵基因组序列相识别的 RNA,然后 CRISPR 相关蛋白(Cas,一种核酸内切酶)在序列识别处切割外源基因组DNA,从而达到防御目的。CRISPR技术是在20世纪90年代初发现的,2013年2月15日,张锋等人将CRISPR/Cas9系统成功应用于哺乳动物和人类细胞的基因编辑,此后迅速成为人类生物学、农业和微生物学等领域最流行的基因编辑工具。

根据效应核酸酶组成的亚基数量,CRISPR/Cas系统可以分为两类:第一类系统的核酸酶由多个亚基组成;第二类系统特别受关注,其核酸酶由单一的蛋白组成,包括基于Cas9、Cas12和Cas13效应蛋白的II、V和VI型。其中,与大多数Cas蛋白不同,Ⅵ型系统的核酸酶Cas13是一种依赖于RNA靶向的RNA核酸酶,专一的切割RNA,不切割DNA,在分子诊断方面具有重要的应用价值世界上许多最常见或致命的人类病原体都是RNA病毒(例如埃博拉病毒寨卡病毒艾滋病病毒流感病毒等),新型冠状病毒,同样是RNA病毒

张锋首次发表NEJM论文,发布升级版SHERLOCK系统,加速新冠检测

2017年4月,张锋在 Science 杂志发表论文,发明了基于CRISPR/Cas13的病毒检测技术张锋将这种检测技术命名为——SHERLOCK,这一与神探夏洛克·福尔摩斯同名的检测技术,可以让被切割的RNA形成条带,形成视觉可见的线索,并直观展示出来。SHERLOCK(specifichigh-sensitivity enzymatic reporter unlocking)

相比于传统的real-time PCR检测,SHERLOCK检测技术准确度更高,而且价格和检测所需时间也大大减少。2019年10月10日,Pardis Sabeti张锋等人在Cell 子刊 Molecular Cell 杂志发表了题为:Programmable Inhibition and Detection of RNA Viruses Using Cas13 的研究论文。Parson Sabeti张锋将Cas13的抗病毒活性与其诊断能力结合起来,建立了一个强大和快速可编程的诊断和抗病毒系统,命名为CARVER (Cas13辅助的病毒表达和读出限制),以检测和消灭人类细胞中基于RNA的病毒。该系统将来可能用于诊断和治疗病毒感染(包括由新病毒和新兴病毒引起的感染)。注:CARVERCas13-assisted restriction of viral expression and readout,同时,CARVER也有雕刻师的意思

张锋首次发表NEJM论文,发布升级版SHERLOCK系统,加速新冠检测

这些研究表明,基于CRISPR/Cas13的基因编辑工具,不仅能用于病毒的快速检测诊断,还能用于清除病毒,治疗病毒引起的疾病
论文链接:
https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMc2026172?query=featured_home

张锋首次发表NEJM论文,发布升级版SHERLOCK系统,加速新冠检测