调高热量以释放Cas13的潜力

来自喜热细菌的蛋白质可以在基于 RT-LAMP 技术的单锅测定中特异性检测 SARS-CoV-2 和其他病毒。这种测试可以简化和其他感染的即时诊断。

RT-LAMP测试类似于PCR测试：它们通过将样品中微量的病毒遗传物质扩增到可检测的量来检测样品中的微量病毒遗传物质。与PCR测试相比，RT测试的一个优点是它在单一温度(55-65摄氏度)下进行，而不是在不同的温度下重复循环。这使得它更快、更易于使用。然而，它的缺点是它不如PCR准确，因为它会产生假阳性结果。

“如果额外的特异性因子可以与RT-LAMP相结合来区分真假扩增，它可能有助于开发强大的诊断技术，”KAUST博士生Ahmed Mahas说。

Mahas和基因组工程和合成生物学实验室的一组科学家与KAUST生物工程教授Magdy Mahfouz博士一起工作，希望找到一种CRISPR-Cas系统，该系统可以与RT-LAMP一起使用，在一锅测定中专门检测目标遗传物质，而无需新的试剂。Cas蛋白是细菌抵御入侵病原体的防线，已被用于检测扩增的RNA。然而，大多数靶向RNA的Cas13蛋白在37摄氏度左右起作用，这与RT-LAMP不兼容。该团队希望找到一种靶向病毒RNA并在RT-LAMP测试中使用的温度下稳定的Cas13酶。

通过搜索Cas蛋白数据库，他们发现了一种有希望的候选者，属于一种名为Herbinix hemicellulosilytica的嗜热(喜热)细菌。通过蛋白质数据库的进一步搜索在一种称为Thermoclostridium caenicola的嗜热菌中发现了另一种具有相似基因序列的Cas蛋白。测试表明，两种Cas蛋白在相对较高的温度下都是稳定的，但属于C. caenicola的TccCas13a蛋白在较高的范围内(37-70摄氏度)保持稳定。

经过进一步的测试和优化，该团队能够使用TccCas13a开发一种称为OPTIMA-dx的灵敏，稳健和快速的单锅测定。

该测试使用RT-LAMP来扩增样本中目标病毒RNA的数量。然后TccCas13a识别并切割它，激活它以切割添加到混合物中的特殊荧光标记RNA。这会产生荧光信号，也可以由该团队开发的移动应用程序读取。

OPTIMA-dx成功在患者样本中检测到SARS-CoV-2。它还被修改以检测其他病毒，例如丙型肝炎，甚至同时检测多种病毒。该技术已获得专利，原型已制作并经过临床验证，该团队目前正在将产品过渡到启动阶段，目的是大规模生产和商业化。

“找到热稳定的TccCas13a酶只是一个开始，”Mahfouz说。“我们现在正在研究其他系统，以开发用于医疗保健，治疗和诊断的生物启发的颠覆性技术。

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