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尿液采样的简便性与CRISPR的出色传感能力相结合

国际研究小组在《自然生物医学工程》杂志上报道,尿液采样的简便性与CRISPR的出色传感能力相结合,可以改善对肾移植患者的诊断测试。

新的测试筛选了两种感染肾脏移植患者的常见机会性病毒:巨细胞病毒(CMV)和BK多瘤病毒(BKV)以及CXCL9 mRNA,它们的表达在急性细胞肾移植排斥反应中会增加。

MaxDelbrück肾脏细胞工程和CRISPR诊断实验室负责人Michael Kaminski博士说:“大多数人在想到CRISPR时都会想到基因编辑,但是这种工具在其他应用中具有巨大潜力,尤其是便宜且快速的诊断。”亥姆霍兹协会(MDC)和Charité分子医学中心-柏林大学。他在麻省理工学院(MIT)的Collins实验室负责该测试的开发。自2020年以来,卡明斯基(Chariné's Medical Department)的肾脏病学和内部重症监护医学科的医学博士从MDC在柏林分子系统生物学研究所(BIMSB)开设了一个新实验室。

关键需求

肾脏移植患者正在服用抑制其免疫系统的药物,以减少器官被排斥的机会。但这增加了他们因感染而生病的风险。密切监视患者的感染和排斥反应至关重要,并可以指导护理之间的微妙平衡。通常,这是通过血液检查和肾脏活检来完成的,这些检查很耗时,更具侵入性且价格昂贵。

尽管从糖尿病到怀孕,可负担得起的基于尿液的诊断测试可用于多种生物标志物,但它们尚未广泛适用于核酸,例如DNA或RNA。那就是CRISPR进入的地方。

CRISPR技术能够在互补的RNA指导下找到非常小的DNA或RNA序列片段。它与某些类型的Cas蛋白(可切割靶序列)以及荧光报告分子协同工作。所谓的旁侧切割释放荧光,表明存在靶标。许多实验室一直在研究CRISPR在合成材料上的诊断潜力,但是很少有实验室测试过真实的临床样品。

卡明斯基说:“挑战在于降低到临床上有意义的浓度。”“如果您要在试管中瞄准一吨合成靶标,而与要达到患者体液中的单分子水平相比,那确实会产生巨大的变化。”

正面或负面

该测试套件(正式称为化验)使用两步过程。首先,尿液样本中的病毒靶DNA必须被扩增-复制足够多次,以便CRISPR即使存在一个靶分子也能检测到它。该团队使用一种称为SHERLOCK的特定CRISPR-Cas13协议来优化病毒DNA的过程。结果的传达非常像家庭妊娠试验。将纸条浸入准备好的样品中时,如果纸条上仅出现一行,则结果为阴性,而两行则表明存在病毒。Kaminiski实验室的一年级博士生,论文的合著者Robert Greensmith说:“看到结果出现在试纸上真是令人兴奋。“作为刚接触CRISPR的新人,它为如此强大的测试平台带来了深刻的印象。”

对于非常低的目标浓度,测试条上通常会出现一条浅第二线,这可能会引起混淆。因此,该团队开发了一个智能手机应用程序,该应用程序可以公正地分析测试条的图片,并根据生产线的强度进行最终呼叫。

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