麻省理工学院(MIT)和哈佛大学(Harvard University)的工程师设计了一种小型设备，可以在大约一小时内从唾液样本中检测出SARS-CoV-2，研究表明表明这种诊断方法和现在使用的PCR检测方法一样准确。

这一研究成果公布在Science Advances杂志上。

该设备还可用于检测与目前流行的SARS-CoV-2变异相关的特定病毒突变。检测结果也可以在一小时内获得，这可能使追踪病毒的不同变体变得更加容易，特别是在没有基因测序设施的地区。

麻省理工学院(MIT)医学工程与科学研究所教授James Collins说:“我们证明了这一平台可以通过编程来检测出现的新变异，在这项研究中，我们针对的是英国、南非和巴西出现的变异，也可以很容易地调整这个诊断平台，诊断Delta变异和其他正在出现的变异。”

研究人员表示，这种依赖CRISPR技术的新诊断设备的组装成本约为15美元，但如果这种设备大规模生产，这些成本可能会大幅下降。

miSHERLOCK论文的四位第一作者(从右至左):Devora Najjar, Rose A. Lee, Helena de Puig和Xiao Tan

一个独立的诊断方法

新的诊断基于SHERLOCK，这是Collins等人在2017年首次发布的基于CRISPR的工具。该系统的组成部分包括可检测特定目标RNA序列的RNA引导链，以及切割这些序列并产生荧光信号的Cas酶。所有这些分子成分都可以通过冷冻干燥长期储存，并在遇水后重新激活。（张锋Science发表CRISPR技术重要成果，Jennifer Doudna如何看？）

去年，Collins的实验室开始将这项技术用于检测SARS-CoV-2病毒，希望能够设计出一种诊断设备，快速产生结果，并且无需专业知识就能操作。他们还希望它采用唾液样本，让用户更容易使用。

为了实现这一目标，研究人员必须结合一个关键的预处理步骤，使一种叫做唾液核酸酶的酶无法工作，这种酶会破坏RNA等核酸。一旦样品进入仪器，核酸酶就会被加热和两种化学试剂灭活。然后，让唾液穿过一种膜，提取并浓缩病毒RNA。

Rose Lee说:“这种膜是收集和浓缩核酸的关键，这样我们就能获得诊断的敏感性。”

之后将该RNA样本暴露在冷冻干燥的CRISPR/Cas组件中，通过自动刺穿设备内的密封水包激活这些组件。从而反应放大RNA样本，检测目标RNA序列(如果存在的话)。

“我们的目标是创造一个完全独立的诊断，不需要其他设备，基本上，病人向这个设备吐口水，然后你按下一个活塞，一个小时后你就会得到答案。”

研究人员设计了这种设备，并命名为minimally instrumented SHERLOCK (miSHERLOCK），设备最多可以有四个模块，每个模块寻找不同的目标RNA序列。原始模块包含RNA引导链，可检测任何SARS-CoV-2毒株。其他模块是特定于与过去一年出现的一些变异相关的突变，包括B.1.1.7、P.1和B.1.351。

当研究人员进行这项研究时，Delta变体还没有广泛存在，但由于该系统已经建成，他们说，设计一个新的模块来检测这种变体应该很简单。该系统还可以很容易地通过编程来监测可能使病毒更具传染性的新突变。

Najjar说:“如果你想做更广泛的流行病学调查，可以在人群中出现令人担忧的突变之前设计分析，监测刺突蛋白中潜在的危险突变。”

跟踪变体

研究人员首先用含有合成SARS-CoV-2 RNA序列的人类唾液测试了他们的设备，然后用大约50份病毒检测呈阳性的患者样本进行了测试。他们发现，该设备与目前使用的金标准PCR检测一样准确，不过后者需要鼻拭子，需要更多的时间、更多的硬件和样品处理才能得出结果。

该设备也可以产生肉眼可见的荧光读数，研究人员还设计了一款智能手机应用，可以读取结果，并将其发送给公共卫生部门，以便更容易地跟踪。

研究人员认为，他们的设备可以以每台设备2到3美元的低成本生产。如果FDA批准,他们设想,这种诊断有助于那些希望能够测试在家里,或在卫生保健中心地区没有普遍获得PCR检测和基因测序的SARS-CoV-2变体的地方进行测试。

“检测和跟踪这些变异的能力对有效的公共卫生至关重要，但不幸的是，变异目前只能在专门的流行病学中心通过核酸测序进行诊断，而这些中心即使在资源丰富的国家也是稀缺的。”

（生物通）

原文标题：

Minimally instrumented SHERLOCK (miSHERLOCK) for CRISPR-based point-of-care diagnosis of SARS-CoV-2 and emerging variants

https://advances.sciencemag.org/content/7/32/eabh2944.full