科学家将智能手机摄像头与CRISPR技术相结合

目前对SARS-CoV-2的标准检测是聚合酶链式反应（PCR）测试。这种检测包括几个步骤，涉及将病毒RNA转化为DNA，然后在几个小时内扩增这些DNA片段，直到它们达到可检测的水平。整个过程涉及庞大的实验室设备，可能需要数小时。

这项新的创新技术利用CRISPR基因编辑技术，基本上跳过RNA到DNA的转换过程，直接检测特定样本中的病毒RNA。该技术此前一直在开发用于检测HIV，但在2020年初，研究人员将重点转移到将该技术转化为快速的COVID-19检测。

“我们知道我们正在开发的检测方法将是一个合理的选择，可以用最少的资源进行快速检测，从而帮助解决危机，”新研究的共同第一作者Parinaz Fozouni解释说。“我们使用的不是众所周知的CRISPR蛋白Cas9，它可以识别和切割DNA，而是Cas13，它可以切割RNA。”

该技术使用CRISPR Cas13蛋白来识别和切割SARS-CoV-2 RNA，第二个报告分子通过发出荧光信号来响应RNA的切割。然后将样品滑入一个简单的荧光检测器中，该检测器增加了一个透镜，以及一个放大照明的激光器。随后，放置在上面的智能手机摄像头可以检测到发射物，确认阳性检测结果。

“真正使这种检测变得独特的是，它使用一步反应直接测试病毒RNA，而不是传统PCR测试中的两步过程，”新研究的共同作者Melanie Ott说。“更简单的化学反应，配合智能手机摄像头，缩短了检测时间，不需要复杂的实验室设备。它还可以让检测产生定量测量，而不是简单的阳性或阴性结果。”

由于该检测没有放大SARS-CoV-2的任何痕迹，因此它为临床医生提供了独特且极其重要的能力，以估计给定样本的病毒负荷。这意味着医生不仅可以监测患者的疾病进展，还可以估计他们可能的传染性。

“监测患者的感染过程可以帮助卫生保健专业人员估计感染的阶段，并实时预测可能需要多长时间才能恢复，以及个人应该隔离多长时间，”来自加州大学伯克利分校的生物工程师Daniel Fletcher表示。

研究人员在《细胞》杂志上描述了这项技术，声称可以在5分钟内检测到阳性样品，而病毒载量较低的样品可能需要30分钟。不过，研究人员表示，该系统可以进行优化，以获得更快的结果。

在这一系统能够部署在临床之前，还需要更多的研究，不过，研究人员希望很快就能有一种快速的护理点检测设备。而一般的技术应该很容易被转化为可以检测从艾滋病毒到普通感冒等多种病毒性疾病。

珍妮弗·道德纳因共同发现CRISPR基因编辑技术而在2020年早些时候获得了诺贝尔奖，她已经和同事们一起研究这项诊断技术两年了。她提出，将CRISPR技术作为诊断工具，可以成为帮助医生快速、准确检测病毒感染的突破口。

“我们对基于CRISPR的诊断技术感到兴奋的一个原因是，在需要的时候有可能获得快速、准确的结果，”道德纳补充道。“这在检测机会有限的地方，或者需要频繁、快速检测的地方特别有用。它可以消除我们看到的COVID-19的许多瓶颈。”

这项新研究发表在《细胞》杂志上。