FDA批准张锋领衔开发的新冠病毒CRISPR测试：1小时出结果，如验孕纸般方便！

2020年5月9日讯 /生物谷BIOON /——张锋等人开发的基于CRISPR的新技术可以通过一步反应在一小时内提供SARS-CoV-2的检测结果，研究人员共享了实验方案和工具包，以推进研究并向临床验证迈进。美国FDA于5月6日批准了该技术作为应急测试用于临床检测新冠病毒。
来自麻省理工学院麦戈文大脑研究所、麻省理工学院和哈佛大学的布罗德研究所、Ragon研究所和霍华德休斯医学研究所的一组研究人员开发了一种新的诊断平台，名为STOP (SHERLOCK Testing in One Pot)。该测试可以在一小时内以最少的处理过程进行单步反应，这使得基于CRISPR的SHERLOCK诊断技术更接近于一种现场或家庭测试工具。它的工作原理是通过对CRISPR进行编程，在鼻、口、喉拭子或肺部液体中检测SARS-CoV-2基因物质的片段。如果发现了病毒的遗传物质，CRISPR酶就会发出荧光。
今年1月，在获知新病毒SARS-CoV-2的出现后，该团队开始开发针对COVID-19的测试。该小组基于SHERLOCK的COVID-19诊断系统的第一个版本已经在泰国的医院中使用，以帮助筛查COVID-19患者。
图片来源：www.broadinstitute.org
这种新测试名为"STOPCovid"，基于STOP平台。在研究中，它已被证明能够快速、准确和高度敏感地检测COVID-19病毒SARS-CoV-2，方法很简单，且只需要很少的培训，并使用简单、现成的设备，如试管和水浴。STOPCovid已在研究中得到验证，研究人员使用了诊断为COVID-19的患者的鼻咽拭子。作为原理的证明，SARS-CoV-2 RNA被添加到唾液样本中，然后用它进行检测也获得了成功。
该小组近日在新网站STOPCovid.science上发布了开放协议。根据哈佛大学、麻省理工学院和斯坦福大学组织的COVID-19技术获取框架，它可以免费获取。该框架建立了一种模式，通过这种模式，有助于预防、诊断或治疗COVID-19感染的至关重要的技术可以立即带来最大的公共利益。
尽管美国在过去的一周里增加了测试-——根据非盈利组织COVID跟踪项目的数据，平均每天有近25万次测试--但在一些地方仍然存在测试短缺。随着疫情的持续发展，目前迫切需要进行广泛、准确的COVID-19检测，以便迅速发现新病例，同时最好避免使用专门的实验室设备。纽约罗彻斯特大学的生物化学家Mitchell O 'Connell说，这种FDA批准的新试剂盒的广泛使用可以帮助减少积压和增加测试，他没有参与开发测试。但Connell警告说，与标准测试相比，该测试在真实环境中(如医院)的表现如何还有待观察。
这种简单的检测将能够及早发现新的感染，并推动有效的"测试跟踪隔离"措施，以迅速遏制新的疫情。然而，由于对复杂程序和实验室仪器的要求以及对有限供应的依赖，目前的检测能力受到了限制。STOPCovid不需要提取RNA就可以进行，虽然所有的患者测试都使用了来自鼻咽拭子的样本，但初步实验表明，最终可能不需要拭子。消除这些障碍可能有助于实现更广泛的分配和检测。
著名华人科学家、CRISPR基因组编辑技术的发明者之一、麦戈文脑研究所和霍华德·休斯医学研究所研究员张锋是该团队负责人之一，他表示："能够在家里、在药店甚至是工作的地方测试COVID-19将会成为这场游戏的转折点，可以让人们安全地重返工作岗位，进入他们的社区。创建一个即时的工具是一个至关重要的目标，它能及时得到结果，保护病人和他们周围的人。"
为了满足这一需求，张锋和他在麦戈文脑研究所的同事Omar Abudayyeh和Jonathan Gootenberg以及其他同事发起了开发STOPCovid的行动。他们分享了他们的发现和包装试剂，以便其他研究团队可以迅速跟进，进行额外的测试或开发。该组织还在StopCOVID.science网站上通过上传预印本的形式分享数据。。该网站也是一个公众可以找到有关该团队发展的最新信息的地方。
STOPCovid是如何工作的
STOPCovid测试结合了CRISPR酶和互补的扩增试剂，这种酶被编程用来识别SARS-CoV-2病毒的序列。这种组合允许在一个样本中检测到最少100个SARS-CoV-2病毒副本。因此，STOPCovid检测能够快速、准确和高灵敏度地检测COVID-19，并且可以在临床实验室环境之外进行。
STOPCovid已在患者鼻咽拭子上与临床验证试验并行进行测试。在这些点对点的比较中，STOPCovid检测感染的敏感性为97%，特异性为100%。在无需任何昂贵或专业的实验室设备的情况下，检测结果会出现在类似于怀孕测试的易读纸条上。此外，研究人员在健康唾液样本中加入模拟SARS-CoV-2基因组的基因片段，证明了STOPCovid能够从唾液中敏感地检测到这些基因，这将消除对供应短缺的拭子的需求，并可能使取样变得更容易。
省理工学院麦戈文脑研究所研究员Omar Abudayyeh说道："这项测试的目的是足够简单，任何人都可以在资源匮乏的地区，包括诊所、药房，或工作场所操作它，它最终甚至有可能在家里使用。"
图片来源：Zhang lab
麦戈文脑研究所的Jonathan Gootenberg补充道："由于STOPCovid可以在不到一小时的时间内完成工作，并且不需要任何专门的设备，如果我们在唾液中测试合成病毒的初步结果能够在患者样本中得到验证，那么我们就可以解决大规模测试的需求，从而重新开启我们的新时代。"
重要的是，完整的测试--病毒基因组的扩增和随后的检测--可以在一个单一的反应中完成，只需要拭子或唾液。为了实现这一目的，研究小组测试了许多CRISPR酶，以找到一种与进行扩增的酶所需的温度相同的酶。Zhang、Abudayyeh、Gootenberg和他们的团队，包括研究生Julia Joung和Alim Ladha，确定了一种名为AapCas12b的蛋白质，这是一种来自嗜酸杆菌的CRISPR蛋白质，与变质的橙汁变味有关。通过AapCas12b，该团队能够开发出一种可以在恒定温度下进行的测试，并且不需要在测试过程中打开试管，而这一步骤通常会导致污染和不可靠的测试结果。
信息共享和下一步
该团队已经准备了10000个测试的试剂，免费分享给世界各地想要评估STOPCovid测试潜在诊断用途的科学家和临床合作者，他们还建立了STOPCovid.science网站以供科学家和临床医生分享和更新最新的数据。
欲了解更多关于STOPCovid技术和核酸检测的注意事项，请访问STOPCovid.science。试剂盒和试剂也可以通过网站上的表格申请。（生物谷Bioon.com）
参考资料：
【1】SHERLOCK-based one-step test provides rapid and sensitive COVID-19 detection
【2】Point-of-care COVID-19 testing with STOPCovid
【3】How Broad Institute is sharing research， data， findings， and technologies during the COVID-19 pandemic
【4】Enabling coronavirus detection using CRISPR-Cas13： Open-access SHERLOCK research protocols and design resources
【5】DEVELOPING DIAGNOSTICS AND TREATMENTS
【6】Point-of-care testing for COVID-19 using SHERLOCK diagnostics（润宝医疗网）