今日，麻省理工學(xué)院(MIT)的麥戈文腦科學(xué)研究所(McGovern Institute for Brain Research)宣布，張鋒教授團(tuán)隊(duì)利用基于CRISPR的技術(shù)，開發(fā)了一種檢測新冠病毒RNA的方法。它僅需純化的核酸分子樣本，通過簡單的三步，就能在1個(gè)小時(shí)的時(shí)間里完成檢測。由于這項(xiàng)技術(shù)還比較初步，尚未在真實(shí)患者樣本中做過檢測，因此科學(xué)家們也強(qiáng)調(diào)，這個(gè)方法目前不能用于臨床上對(duì)新冠病毒感染的診斷。

火眼金睛的福爾摩斯

在相關(guān)的論文中，張鋒教授團(tuán)隊(duì)指出，面對(duì)新型冠狀病毒的爆發(fā)，目前主要的檢測手段是qPCR。但我們也需要意識(shí)到，qPCR所需的試劑和設(shè)備并不總是容易獲得。在一定程度上，這也會(huì)影響到疾病診斷的速度。為了推進(jìn)對(duì)疾病的診斷，研究人員們也正在開發(fā)新型的診斷工具。他們?cè)谡撐闹忻枋龅墓ぞ撸�便是在這個(gè)前提下誕生的。

這個(gè)工具利用的是張鋒教授團(tuán)隊(duì)在2017年于《科學(xué)》雜志上發(fā)表的SHERLOCK技術(shù)。這個(gè)技術(shù)與夏洛克·福爾摩斯同名，實(shí)則為“Specific High Sensitivity Enzymatic Reporter UnLOCKing”技術(shù)的縮寫。從名字上看，它具有特異的高靈敏度。

▲本研究基于2017年《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)研究(圖片來源：參考資料[4])　　而基于CRISPR技術(shù)誕生的它，也的確有著福爾摩斯般的“火眼金睛”。在2017年的《科學(xué)》論文中，研究人員們指出，這套系統(tǒng)無論對(duì)RNA還是DNA，靈敏度都達(dá)到了單分子級(jí)。

檢測新冠病毒的技術(shù)原理

從原理上看，這項(xiàng)技術(shù)并不難理解。SHERLOCK的核心是一種叫做Cas13a的酶和與其結(jié)合的向?qū)�RNA。根據(jù)新冠病毒的RNA序列，研究人員們精心設(shè)計(jì)了兩種向?qū)�RNA，一種識(shí)別新冠病毒的S基因，另一種識(shí)別Orf1ab基因。為了最大程度提高檢測的準(zhǔn)確率，科學(xué)家們挑選的都是最具新冠病毒特異性的序列。這樣一來，其他呼吸道病毒基因組帶來的干擾也能被降到最低。

基于這個(gè)設(shè)計(jì)，理論上說，只要樣本里有新冠病毒所對(duì)應(yīng)的RNA，向?qū)�RNA就能對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)的識(shí)別，并激活與其結(jié)合的Cas13a蛋白。Cas13a是一種很有趣的酶，一旦被激活，它就會(huì)不分青紅皂白，瘋狂切開它所遇到的任何其他RNA分子。也正是利用這種特性，研究人員們?cè)跇颖纠镞�會(huì)添加一種通過RNA相連接的特殊分子。一旦Cas13a得到激活，這種特殊分子上的RNA就會(huì)被切斷。這樣一來，通過確認(rèn)這些分子有沒有被切斷，我們就能知道最初的樣本里有沒有新冠病毒的存在。

▲通過確認(rèn)這些分子有沒有被切斷，我們就能知道最初的樣本里有沒有新冠病毒的存在(圖片來源：參考資料[3])　　一般來說，后續(xù)的檢測工作并不需要太多繁瑣的步驟，所需的僅僅是一些能夠特異識(shí)別“完整分子”和“切斷分子”的試紙。如果樣本里不存在新冠病毒，那么試紙標(biāo)識(shí)“完整分子”的較低位置上，就會(huì)出現(xiàn)一條條帶;相反，如果樣本里真的有新冠病毒對(duì)應(yīng)的RNA，那么在代表“切斷分子”的較高位置上，會(huì)出現(xiàn)另一條條帶。通過條帶位置的不同，我們很容易就能確認(rèn)新冠病毒的存在與否。

▲通過條帶的不同位置，我們可以判斷有沒有新冠病毒的存在(圖片來源：參考資料[1])　　簡單三步，僅需1個(gè)小時(shí)

張鋒教授團(tuán)隊(duì)也介紹了進(jìn)行這項(xiàng)檢測的步驟。完整流程可點(diǎn)擊文末“閱讀原文/Read More”，這里僅列出一些關(guān)鍵信息：

利用常規(guī)的同溫?cái)U(kuò)增技術(shù)，對(duì)提取的核酸樣本進(jìn)行擴(kuò)增。這一步需要25分鐘，維持42攝氏度。

在樣本里加入Cas13蛋白，向?qū)�RNA，以及起到報(bào)告作用的特殊分子。然后在37攝氏度下，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘。

使用試紙對(duì)第二步里獲得的樣本進(jìn)行檢測。這一步大約需要2分鐘的反應(yīng)。

研究人員們表示，在測試中，他們能夠穩(wěn)定檢測出新冠病毒的序列，而且靈敏度很高——每微升里僅需100個(gè)拷貝，乃至10個(gè)拷貝，都可以被檢測出來。

總結(jié)

總體來看，研究人員們指出，僅僅從患者體內(nèi)分離純化出RNA，再利用上述這些步驟，就有望在1個(gè)小時(shí)內(nèi)進(jìn)行診斷，而無需復(fù)雜的各種設(shè)備。

但他們也一再強(qiáng)調(diào)，這一技術(shù)尚未用在患者的樣本上，所以沒有得到驗(yàn)證，不可直接用于臨床診斷。他們也將與其他研究人員們合作，不斷在線更新最新的技術(shù)指導(dǎo)。

值得一提的是，世界衛(wèi)生組織在本周針對(duì)新冠病毒的研究大會(huì)上，明確指出“開發(fā)準(zhǔn)確并且使用簡便的診斷檢測”是當(dāng)務(wù)之急。我們也期待這一技術(shù)能早日得到驗(yàn)證，協(xié)助病患的診斷。