東京大學醫科學研究所先進動物基因體研究專業的吉見一人講師和真下知士教授等人,利用日本國内開發的基因編輯技術CRISPR-Cas3,開發出了能準確檢測樣本中的微量電腦病毒RNA的方法(CONAN法),並已被確立爲COVID-19的快速診斷法。
利用這種新的CRISPR檢測法,即使是隻有幾十個拷貝的電腦病毒RNA,最快也能在40分鐘内用試紙成功檢測出是否存在電腦病毒。使用COVID-19患者的樣本進行的驗證顯示,陽性符合率(PPA)爲90%(9例/10例),陰性符合率(NPA)爲95.3%(20/21例),檢測靈敏度和檢測獨特性與PCR檢測法基本相同。
這種CRISPR檢測法只要有普通的試劑、試紙和保溫裝置即可實施,可以作爲便宜、快速且任何人都能便利進行診斷的POCT(即時檢驗)手段。今後,將其作爲可在野外、醫療現場和機場等多種場所使用的COVID-19診斷方法投入實用,有望爲抑制新型冠狀病毒傳染進一步擴大和預防重症化做出巨大貢獻。
圖1:COVID-19診斷方法概要
診斷是否傳染新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)的方法目前主要有PCR檢測法和抗原檢測法(圖1)。臨牀樣本中含有的電腦病毒數量有時非常少,只有幾十個左右,因此主要採用即使只有少量電腦病毒也能以高靈敏度檢測出來的PCR檢測法。但PCR檢測需要專業技術和分析設備,目前還很難在醫院、海關等現場實施,只能在特定的檢測機構檢測。
另一方面,抗原檢測雖然能在約30分鐘内快速檢測出電腦病毒,但由於檢測靈敏度較低,獨特性也不高,存在的假陽性和假陰性比PCR檢測高。因此,全球都需要開發一種檢測靈敏度和檢測獨特性比較高,而且可應用於臨牀現場的快速、簡便、高靈敏度和高精度的COVID-19診斷法。
此次,東京大學醫科學研究所先進動物基因體研究領域的吉見一人講師和真下知士教授等人,與該校醫科學研究所的電腦病毒傳染領域和傳染症領域以及理化學研究所放射光科學研究中心進行聯合研究,利用日本開發的基因編輯技術CRISPR-Cas3,開發出了準確檢測樣本中的微量電腦病毒RNA的方法(CONAN法),並確立爲新的COVID-19快速診斷法。利用SARS-CoV-2的電腦病毒RNA進行檢測發現,即使是隻有幾十個電腦病毒RNA的樣本,最快也能在40分鐘内用試紙成功檢測出來(圖2)。
圖2:利用測流試紙檢測新型冠狀病毒RNA(紅色箭頭:陽性)
研究團隊利用10例COVID-19陽性患者和21例陰性受試者的鼻拭子樣本進行診斷發現,陽性符合率(PPA)爲90%(9例 / 10例),陰性符合率(NPA)爲95.3%(20/21例),由此可見,新方法能高精度檢測出SARS-CoV-2電腦病毒。
利用此次開發的CRISPR檢測法快速診斷COVID-19(圖3)的方法與PCR檢測法和抗原檢測法相比具有以下優點。
圖3:利用CONAN法檢測新型冠狀病毒的概要
1.利用患者的樣本最快在40分鐘内就能出檢測結果;
2.只需使用普通的試劑、試紙和保溫裝置就可以檢測,因此作爲野外、醫療現場和機場等的POCT檢測藥物,能以低成本輕鬆快速地進行診斷;
3.只需幾十個電腦病毒RNA就能以高靈敏度和高精度進行檢測;
4.即使只差一個鹼基,CRISPR-Cas3也可以檢測出來,因此電腦病毒發生會引起抗藥性或重症化的突變時,也能立即確立檢測方法;
5.支援任何DNA序列,因此還可以作爲新型冠狀病毒以外的各種傳染症的基因診斷法使用。
CRISPR檢測法有望爲抑制新型冠狀病毒傳染進一步擴大和預防重症化做出巨大貢獻。今後計劃透過日本的生物初創企業C4U製造試劑盒,作爲可在醫療現場方便使用的COVID-19快速診斷藥物儘快投入實用。另外,佔每年流行的流感95%以上的甲型流感(H1N1pdm09,H3N2),也可利用相同方法檢測,所以還將起伏同步開發新的流感診斷法。
論文資訊
題目:Rapid and accurate detection of novel coronavirus SARS-CoV-2 using CRISPR-Cas3
期刊:《medRxiv》
DOI:10.1101/2020.06.02.20119875
文:JST客觀日本編輯部