MIT+哈佛開發唾液CRISPR核酸檢測桌上機 可辨識新冠變種、靈敏度媲美PCR

2021/08/11
MIT+哈佛開發唾液CRISPR核酸檢測桌上機 可辨識新冠變種、靈敏度媲美PCR
美國時間6日,美國麻省理工學院(MIT)與哈佛大學聯合研究團隊,開發出一種桌上型大小的病毒RNA檢驗裝置,只需要2 ml的唾液樣本,就可無須實驗室專業設備,在1小時內偵測出新冠病毒的存在,且其靈敏度可
美國時間6日,美國麻省理工學院(MIT)與哈佛大學聯合研究團隊,開發出一種桌上型大小的病毒RNA檢驗裝置,只需要2 ml的唾液樣本,就可無須實驗室專業設備,在1小時內偵測出新冠病毒的存在,且其靈敏度可匹敵現行新冠檢測的黃金標準RT-PCR;研究團隊也表示,這種裝置還可以針對不同變異株的特定突變做區分,有利於追蹤變異株傳播。這項新技術發表在《Science Advances》。
 
研究團隊將這項技術命名為miSHERLOCK,其中mi意指設備最小化(minimally instrumented);SHERLOCK則是最早在2017年,由MIT醫學工程與科學研究所(IMES)教授James Collins所發表的CRISPR工具,包含了:協助偵測特定目標RNA序列的導引RNA,以及負責切割、產生螢光訊號的Cas酵素,這些成分都可以凍乾處理、長期保存,並在接觸到水時恢復活性。
 
Collins團隊從去(2020)年起,就著手研究將這項工具用來偵測新冠病毒,讓不具專業背景或沒有經驗的人,也能藉此快速得知檢驗結果。他們的目標是打造一體成形,不需要其他專業儀器,只要取得受測者的吐唾液,透過簡易的兩個步驟,1小時後就能得知檢驗結果,可以成為定點照護(point-of-care)的檢驗利器。
 
在第一個步驟中,會先將2 ml的唾液加入卡匣的收集孔,並透過95℃加熱、以及兩種化學成分,去除唾液中核酸酶的活性,以避免RNA被摧毀;同時,利用卡匣中一種特殊的膜,從唾液中萃取病毒RNA並加以濃縮,它也是這套檢驗系統靈敏度的關鍵。
 
接著,將卡匣取出後,轉移到裝置的第二部分,透過裝置所附的活塞棒,可將附有病毒RNA膜戳穿到37℃反應槽中,並和反應槽中的CRISPR/Cas水溶液混和,這樣病毒RNA就會在裝置中擴增,並被CRISPR/Cas系統偵測到、釋放肉眼可見的螢光訊號;此外,研究團隊也開發出能夠偵測量化訊號的智慧型手機App,還可將檢驗結果發送到公共衛生單位。
 
研究團隊表示,偵測並追蹤變異株的量能,對於有效的公衛控制非常必要,但變異株現在只能透過有專業設施的流行病學實驗室,才能進行核酸定序確認,即使在資源相對豐沛的國家中,這樣的實驗室也很少。
 
因此,他們還設計出可以擁有多達4個模組(module)的組合型裝置,可分別針對不同目標RNA序列加以辨識。研究團隊表示,可先利用初始模組偵測新冠病毒,再利用其他三個模組,針對與變異株相關的特定位點,確認變異株的種類。現在他們已經設計出能夠偵測英國、南非、巴西變異株的裝置組,未來也可以針對Delta等其他變異株做出相應的調整。
 
參考資料:
https://www.genengnews.com/news/covid-19-test-detects-emerging-variants-using-sherlock-and-saliva/
研究原文:
https://advances.sciencemag.org/content/7/32/eabh2944.full
 
(編譯 / 吳培安)