中国首款基于基因编辑诊断的新冠快速检测试纸条在微分基因研发测试成功

发表时间:2020-05-23 08:55作者:微分基因

导读:微分基因技术团队从CRISPR diagnostics诞生之初就一直跟踪研究,并于今年5月初完成了基于CRISPR核酸快速检测技术的新冠肺炎检测预实验,实验取得了巨大成功,整个检测过程时间可控制在1-2小时内,实现了国内首家基于CRISPR的创新快速检测技术的开发,极大的提升了病原生物的检测效率。


2019岁末2020年初,突如其来的一场人传人的新型冠状病毒(COVID-19)疫情让全球进入紧张的抗疫状态,日前新冠肺炎已成全球大流行趋势,全球感染人数逐日攀升,截止日前全球感染人数已达4618821(WHO Situation Report–119)。随着疫情的传播,核酸检测技术家喻户晓,常规的核酸检测需要专业的医学检验所,专业的实验操作人员和大量昂贵复杂的专业仪器设备,检测时间周期长,基于基因编辑系统的快速检测技术可以很好的解决以上问题,方便在任何场景下使用。

2020年2月14日Broad研究所团队发布了第一版基于CRISPR的技术开发的新冠病毒RNA的方法v.20200214,经过修改最终版为v.20200321。随后类似基于CRISPR diagnostics系统检测新冠肺炎的文章发表于Nature Biotechnology[1],实现了CRISPR diagnostics对新冠肺炎样本的实测。微分基因技术团队从CRISPR diagnostics诞生之初就一直跟踪研究,并于今年5月初完成了基于CRISPR核酸快速检测技术的新冠肺炎检测预实验,实验取得了巨大成功,整个检测过程时间可控制在1-2小时内,实现了国内首家基于CRISPR的创新快速检测技术的开发,极大的提升了病原生物的检测效率。

微分基因CRISPR核酸快速检测试纸条优势:

相较于传统的QPCR方法,微分团队基于CRISPR核酸快速检测试纸条法有以下几条优势:

1、检测时间短;

2、结果直观可视化。

3、操作简单,无需PCR仪的辅助;

基于操作简单、检测时间短以及结果可视化等优势条件,结合微分已有产品经验,日前微分基因已打造出全球首款用于青少年基因科普的快检试纸条产品,该产品可以极大的激发青少年对于实验探索的热情,敬请期待。

微分基因基于CRISPR核酸快检技术冠状病毒检测试纸条测试结果


Figure 1:微分基因基于CRISPR核酸快检技术冠状病毒检测试纸条实验结果图(Results of coronavirus test strip based on crispr-based rapid nucleic acid testing)

提到CRISPR diagnostics,可能还要从PCR技术的发明说起。PCR技术是凯利·穆利斯(Kary Mullis)于1983年开发,至今已有将近40年的时间,PCR技术的发现极大的推动了生物技术的发展,说PCR技术是现代生物学发展的基石也不为过,譬如现在主流的二代测序技术本质核心还是PCR过程。PCR技术经历了30多年的发展已臻完善,基于PCR原理的技术创新也得到了极大的优化和开发。明白人都了解PCR技术的核心是聚合酶,酶的革新才会带来颠覆性的创新,在生物技术领域里酶的更新换代往往会导致一个生物学技术的巨大进步。

等温扩增(Recombinase polymerase amplification, RPA)就是酶技术的发展导致的PCR技术脱离仪器的巨大进步。RPA实现了脱离PCR仪,便携式的快速核酸检测,是可以替代PCR 技术的高度多用型技术。RPA 对操作温度的要求比较宽松,反应在 37-42˚C 左右的温度下最有效,在更大的室温范围下也有效,极大的拓展了PCR技术的应用场景和范围。RPA技术的诞生是CRISPR diagnostics快检的一个重要前提。

CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)是存在于细菌中的一种基因,该类基因组中含有曾经攻击过该细菌的病毒的基因片段。细菌透过这些基因片段来侦测并抵抗相同病毒的攻击,并摧毁其DNA。这类基因组是细菌免疫系统的关键组成部分。加州大学伯克利分校Jennifer A. Doudna于2012年率先发现了CRISPR可用于生物基因编辑[2]。Broad研究所张锋教授在哺乳动物上成功实现了基于CRISPR基因编辑[3]。随后基于CRISPR相关的各种酶陆续被发现, Cas13a/C2c2的发现直接导致了基于CRISPR核酸快速检测平台的诞生[4]。CRISPR基因操作相关技术的本质是人为设计的核酸链精确介导CRISPR相关的酶识别靶向区域,然后进行酶切以及后续生物学过程。

基于CRISPR核酸快检平台是Broad Institute研究团队开发的核酸高灵敏度、快速检测平台,该技术是一项融合创新技术,其本质是RPA技术+ CRISPR相关技术。RPA在里面起到目的片段扩增放大的作用;CRISPR是精确介导识别目的片段并完成切割显色过程。

基于CRISPR的创新快速检测技术过程


Figure 2:基于CRISPR的创新快速检测技术的大体流程(Schematic of CRISPR-based rapid nucleic acid testing)

微分基因技术团队在基于CRISPR核酸快检技术诞生之初就跟踪研究,并成功重复出Broad Institute研究团队技术,在新冠肺炎爆发之初微分基因就积极开展基于CRISPR核酸快检技术平台的新冠肺炎快检试纸条和试剂盒的开发,并取得了良好实验数据,并在此平台基础上开发出多款实用性快检产品。微分基因具有基于CRISPR核酸快检技术平台从原料供应到技术实验、项目申报、专利产品转化以及数据分析的全流程解决方案,欢迎全世界有核酸快检合作需求的客户来电来函咨询。

全球首款用于青少年基因科普的快检试纸条产品亦同步上线,敬请期待。

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邮箱:info@microanaly.com

参考文献

[1]BROUGHTON J P, DENG X, YU G, et al. CRISPR-Cas12-based detection of SARS-CoV-2 [J]. Nat Biotechnol, 2020,

[2]JINEK M, CHYLINSKI K, FONFARA I, et al. A Programmable Dual-RNA-Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity [J]. 2012, 337(6096): 816-21.

[3]LE C, RAN F A, COX D, et al. Multiplex Genome Engineering Using CRISPR/Cas Systems [J]. 2015, 339(11): 197.

[4]GOOTENBERG J S, ABUDAYYEH O O, LEE J W, et al. Nucleic acid detection with CRISPR-Cas13a/C2c2 [J]. 2017, 356(6336): 438-42.


安徽微分成立于2017年6月,总部位于安徽巢湖经开区,是一家专注于基因组学科研和服务的国家高新技术企业,公司通过ISO9000、ISO14000和OHSAS18000体系认证,2017年入围安徽省战略新兴产业项目,2018年获得庐州产业创新团队项目,2019年度合肥市规模以上服务业企业,2020年在安徽省股交中心挂牌科创板【630953】。

安徽微分贯彻争做环境微生物检测和先进体外诊断先进者的企业愿景,发扬务实高效进取创新的企业文化,努力贯彻“在大基因时代,愿安徽微分精耕细作于科技服务和基因检测的细分领域,将基因大数据转化为民懂,民用,民享的普惠产品,实现人人共享基因科技之福”的产品理念,开创性地开发了分子标记开发和验证、基于基因编辑的核酸检测两大技术平台,打造了基于超高通量QPCR的环境微生物抗生素抗性基因的垄断性检测服务和试剂盒产品,构建了生信分析云平台和迈格中国人基因表型数据库,为基因科技造福人民,健康梦、长寿梦、中国梦助力。


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