理研开拓研究本部的渡边力也主任研究员和筱田肇研究员、东京大学先端科学技术研究中心的西增弘志教授、东京大学研究生院理学系研究科的濡木理教授、京都大学医生物学研究所的野田岳志教授、东京医科齿科大学研究生院医齿学综合研究科的武内宽明副教授，以及自治医科大学的崔龙洙教授等人组成的联合研究团队，开发出了一款自动检测新冠病毒的新装置，能以相当于或优于PCR的检测灵敏度和每次不到2美元的低成本在9分钟内自动完成检测。
另外，上述团队还开发出了可以识别单个碱基突变的技术，在使用临床样本实施的验证实验中，判断阳性和突变株的准确率达到98％以上。渡边主任研究员介绍说：“目前正与希森美康公司推进联合开发，顺利的话计划在本年度内上市。”相关成果已经发布在Communications Biology上。
在记者发布会上公布成果的理研开拓研究本部的渡边力也主任研究员（右）和东京大学先端科学技术研究中心的西增弘志教授（左）
新冠病毒的感染诊断主要分为检测蛋白质的抗原检测和检测病毒RNA的PCR检测。抗原检测大约需要30分钟，时间比较短，但检测灵敏度低，PCR虽然检测灵敏度高，但最快也需要一个小时。
联合研究团队去年融合利用微芯片进行酶促反应的单分子检测技术和核酸内切酶CRISPR-Cas13a，开发出了全球最快的冠状病毒检测法SATORI法。然而，还存在检测灵敏度只有PCR的十分之一左右，以及无法判断突变株等课题。
此次，研究团队成功开发出了大幅提高SATORI法的灵敏度和精度的全自动检测装置，并将其命名为opn-SATORI（automated platform on SATORI）装置。
通过采用来自厌氧性革兰氏阴性菌（Leptotrichia trevisanii）的新型CRISPR-Cas13a，将检测灵敏度提高了30倍左右。西增教授介绍说：“这是自治医科大学的崔龙洙教授在AMED的其他项目中发现的，调查其结构等发现，应用于SATORI法时，可以实现意想不到的高检测灵敏度。”
SATORI法使用的微芯片上有100万个3飞升的孔，当病毒RNA片段和酶进入孔中会发出荧光，可以在单分子水平上进行检测。但是，病毒RNA是否会进入微芯片上的孔中由概率论决定，这降低了检测灵敏度。对此，研究团队通过用亲和素修饰磁珠的表面，并用生物素标记Cas13，使Cas13浓缩在了磁珠上。然后用磁铁将磁珠强制吸入微芯片上的孔中。由此将检测灵敏度提高了46倍左右。
通过这两种方法，检测灵敏度约提高了1400倍。
研究团队先后制备并评估了500多种影响Cas13a的病毒识别能力的向导RNA序列，由此确定了最适合识别突变株的向导RNA。检测到一个碱基突变，就能以97.5％的精度判断新冠病毒野生株、α株、β株和奥密克戎株。“明确突变株的RNA序列后，可在3周内确立最佳的向导RNA”（渡边）。
研究团队通过与FUJIFILM Media Crest公司开展的联合研究，新开发了在CD上一体成型微芯片的器件。一张CD可以检测40个样本。另外，通过改良试剂等材料和制造流程，将检测一个样本的成本降到了约2美元以下。
此外，还开发了全自动检测样本的装置，设置好样本后，约9分钟即可得到结果。
还适应于流感和癌症检测
渡边主任研究员表示：“如果能将其制成小型装置，就可以在城市诊所和机场等检测感染和确定突变株，因此打算尽快产品化。另外，RS病毒和流感病毒也是单链RNA，能以同样的方式进行检测。此外还可用于检测疾病的生物标志物，因此还打算用于癌症等的早期诊断和分类诊断等。”
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Communications Biology
论文题目：Automated amplification-free digital RNA detection platform for rapid and sensitive SARS-CoV-2 diagnosis
DOI：10.1038/s42003-022-03433-6
