东京大学医科学研究所先进动物基因组研究专业的吉见一人讲师和真下知士教授等人,利用日本国内开发的基因编辑技术CRISPR-Cas3,开发出了能准确检测样本中的微量病毒RNA的方法(CONAN法),并已被确立为COVID-19的快速诊断法。
利用这种新的CRISPR检测法,即使是只有几十个拷贝的病毒RNA,最快也能在40分钟内用试纸成功检测出是否存在病毒。使用COVID-19患者的样本进行的验证显示,阳性符合率(PPA)为90%(9例/10例),阴性符合率(NPA)为95.3%(20/21例),检测灵敏度和检测特异性与PCR检测法基本相同。
这种CRISPR检测法只要有普通的试剂、试纸和保温装置即可实施,可以作为便宜、快速且任何人都能便利进行诊断的POCT(即时检验)手段。今后,将其作为可在野外、医疗现场和机场等多种场所使用的COVID-19诊断方法投入实用,有望为抑制新型冠状病毒感染进一步扩大和预防重症化做出巨大贡献。
图1:COVID-19诊断方法概要
诊断是否感染新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的方法目前主要有PCR检测法和抗原检测法(图1)。临床样本中含有的病毒数量有时非常少,只有几十个左右,因此主要采用即使只有少量病毒也能以高灵敏度检测出来的PCR检测法。但PCR检测需要专业技术和分析设备,目前还很难在医院、海关等现场实施,只能在特定的检测机构检测。
另一方面,抗原检测虽然能在约30分钟内快速检测出病毒,但由于检测灵敏度较低,特异性也不高,存在的假阳性和假阴性比PCR检测高。因此,全球都需要开发一种检测灵敏度和检测特异性比较高,而且可应用于临床现场的快速、简便、高灵敏度和高精度的COVID-19诊断法。
此次,东京大学医科学研究所先进动物基因组研究领域的吉见一人讲师和真下知士教授等人,与该校医科学研究所的病毒感染领域和感染症领域以及理化学研究所放射光科学研究中心进行联合研究,利用日本开发的基因编辑技术CRISPR-Cas3,开发出了准确检测样本中的微量病毒RNA的方法(CONAN法),并确立为新的COVID-19快速诊断法。利用SARS-CoV-2的病毒RNA进行检测发现,即使是只有几十个病毒RNA的样本,最快也能在40分钟内用试纸成功检测出来(图2)。
图2:利用测流试纸检测新型冠状病毒RNA(红色箭头:阳性)
研究团队利用10例COVID-19阳性患者和21例阴性受试者的鼻拭子样本进行诊断发现,阳性符合率(PPA)为90%(9例 / 10例),阴性符合率(NPA)为95.3%(20/21例),由此可见,新方法能高精度检测出SARS-CoV-2病毒。
利用此次开发的CRISPR检测法快速诊断COVID-19(图3)的方法与PCR检测法和抗原检测法相比具有以下优点。
图3:利用CONAN法检测新型冠状病毒的概要
1.利用患者的样本最快在40分钟内就能出检测结果;
2.只需使用普通的试剂、试纸和保温装置就可以检测,因此作为野外、医疗现场和机场等的POCT检测药物,能以低成本轻松快速地进行诊断;
3.只需几十个病毒RNA就能以高灵敏度和高精度进行检测;
4.即使只差一个碱基,CRISPR-Cas3也可以检测出来,因此病毒发生会引起耐药性或重症化的突变时,也能立即确立检测方法;
5.支持任何DNA序列,因此还可以作为新型冠状病毒以外的各种感染症的基因诊断法使用。
CRISPR检测法有望为抑制新型冠状病毒感染进一步扩大和预防重症化做出巨大贡献。今后计划通过日本的生物初创企业C4U制造试剂盒,作为可在医疗现场方便使用的COVID-19快速诊断药物尽快投入实用。另外,占每年流行的流感95%以上的甲型流感(H1N1pdm09,H3N2),也可利用相同方法检测,所以还将同步开发新的流感诊断法。
论文信息
题目: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客观日本编辑部