今日，麻省理工學院（MIT）的麥戈文腦科學研究所（McGovern Institute for Brain Research）宣佈，張鋒教授團隊利用基於CRISPR的技術，開發了一種檢測新冠病毒RNA的方法。它僅需純化的核酸分子樣本，通過簡單的三步，就能在1個小時的時間裡完成檢測。

火眼金睛的福爾摩斯

在相關的論文中，張鋒教授團隊指出，面對新型冠狀病毒的爆發，目前主要的檢測手段是qPCR。但我們也需要意識到，qPCR所需的試劑和設備並不總是容易獲得。在一定程度上，這也會影響到疾病診斷的速度。為了推進對疾病的診斷，研究人員們也正在開發新型的診斷工具。他們在論文中描述的工具，便是在這個前提下誕生的。

這個工具利用的是張鋒教授團隊在2017年於《科學》雜誌上發表的SHERLOCK技術。這個技術與夏洛克·福爾摩斯同名，實則為“Specific High Sensitivity Enzymatic Reporter UnLOCKing”技術的縮寫。從名字上看，它具有特異的高靈敏度。

▲本研究基於2017年《科學》雜誌上的一項研究（圖片來源：參考資料[4]）

而基於CRISPR技術誕生的它，也的確有著福爾摩斯般的“火眼金睛”。在2017年的《科學》論文中，研究人員們指出，這套系統無論對RNA還是DNA，靈敏度都達到了單分子級。

檢測新冠病毒的技術原理

從原理上看，這項技術並不難理解。SHERLOCK的核心是一種叫做Cas13a的酶和與其結合的嚮導RNA。根據新冠病毒的RNA序列，研究人員們精心設計了兩種嚮導RNA，一種識別新冠病毒的S基因，另一種識別Orf1ab基因。為了最大程度提高檢測的準確率，科學家們挑選的都是最具新冠病毒特異性的序列。這樣一來，其他呼吸道病毒基因組帶來的干擾也能被降到最低。

基於這個設計，理論上說，只要樣本里有新冠病毒所對應的RNA，嚮導RNA就能對其進行精準的識別，並激活與其結合的Cas13a蛋白。Cas13a是一種很有趣的酶，一旦被激活，它就會不分青紅皂白，瘋狂切開它所遇到的任何其他RNA分子。也正是利用這種特性，研究人員們在樣本里還會添加一種通過RNA相連接的特殊分子。一旦Cas13a得到激活，這種特殊分子上的RNA就會被切斷。這樣一來，通過確認這些分子有沒有被切斷，我們就能知道最初的樣本里有沒有新冠病毒的存在。

▲通過確認這些分子有沒有被切斷，我們就能知道最初的樣本里有沒有新冠病毒的存在（圖片來源：參考資料[3]

一般來說，後續的檢測工作並不需要太多繁瑣的步驟，所需的僅僅是一些能夠特異識別“完整分子”和“切斷分子”的試紙。如果樣本里不存在新冠病毒，那麼試紙標識“完整分子”的較低位置上，就會出現一條條帶；相反，如果樣本里真的有新冠病毒對應的RNA，那麼在代表“切斷分子”的較高位置上，會出現另一條條帶。通過條帶位置的不同，我們很容易就能確認新冠病毒的存在與否。

▲通過條帶的不同位置，我們可以判斷有沒有新冠病毒的存在（圖片來源：參考資料[1]）

簡單三步，僅需1個小時

張鋒教授團隊也介紹了進行這項檢測的步驟。完整流程可點擊文末“閱讀原文/Read More”，這裡僅列出一些關鍵信息：

• 利用常規的同溫擴增技術，對提取的核酸樣本進行擴增。這一步需要25分鐘，維持42攝氏度。
• 在樣本里加入Cas13蛋白，嚮導RNA，以及起到報告作用的特殊分子。然後在37攝氏度下，繼續反應30分鐘。
• 使用試紙對第二步裡獲得的樣本進行檢測。這一步大約需要2分鐘的反應。

研究人員們表示，在測試中，他們能夠穩定檢測出新冠病毒的序列，而且靈敏度很高——每微升裡僅需100個拷貝，乃至10個拷貝，都可以被檢測出來。

總結

總體來看，研究人員們指出，僅僅從患者體內分離純化出RNA，再利用上述這些步驟，就有望在1個小時內進行診斷，而無需複雜的各種設備。任何有意測試這項技術的科研人員，都可以在線申請材料（https://www.addgene.org/91909/，或[email protected]）。

但他們也一再強調，這一技術尚未用在患者的樣本上，所以沒有得到驗證，不可直接用於臨床診斷。他們也將與其他研究人員們合作，不斷在線更新最新的技術指導。

值得一提的是，世界衛生組織在本週針對新冠病毒的研究大會上，明確指出“開發準確並且使用簡便的診斷檢測”是當務之急。我們也期待這一技術能早日得到驗證，協助病患的診斷。

[1] A protocol for detection of COVID-19 using CRISPR diagnostics, Retrieved February 14, 2020, from https://static1.squarespace.com/static/5b7c640be2ccd1703a3da4d3/t/5e46d16cf617da2f796f926e/1581699437272/COVID-19+detection+%28v20200214%29.pdf

[2] Enabling coronavirus detection using CRISPR-Cas13: An open-access SHERLOCK research protocol, Retrieved February 14, 2020, from https://mcgovern.mit.edu/2020/02/14/enabling-coronavirus-detection-using-crispr-cas13-an-open-access-sherlock-research-protocol/

[3] Researchers advance CRISPR-based tool for diagnosing disease, Retrieved February 14, 2020, from https://mcgovern.mit.edu/2018/02/15/researchers-advance-crispr-based-tool-for-diagnosing-disease/

[4] Gootenberg, J. S., Abudayyeh, O.O. et al. Nucleic acid detection with CRISPR-Cas13a/C2c2. Science. Online first: April 13, 2017. DOI: 10.1126/science.aam9321

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