光电子中心在微流控CRISPR-Dx检测流感病毒分型研究方面取得新进展

近日，中国科学院合肥物质院安光所光电子中心生物医学光学团队在微流控CRISPR分子诊断新方法研究方面取得新进展。相关成果以《SEDphone: Spatial encoding of centrifugal microfluidic disc integrated smartphone-controlled platform via RT/LAMP-CRISPR/Cas12a system for influenza virus subtypes detection》（《SEDphone: 空间编码离心式微流控芯片-智能手机平台联合RT/LAMP-CRISPR/Cas12a体系用于流感病毒分型检测》）为题发表于化学类TOP期刊Sensors and Actuators: B. Chemical上。

流感病毒是一种严重的公共卫生威胁，每年都会引起流行病，发病率和死亡率较高，特别是季节性流感爆发时，大批患者涌入社区和医院门诊，给医疗机构带来巨大压力。同时，流感病毒极易发生变异，表现出多种亚型，不同亚型需要采取不同的临床干预措施。因此，迫切需要开发一种准确、快速和便携的解决方案来区分不同流感病毒亚型，控制病毒传播及指导临床合理用药。

CRISPR/Cas分子诊断技术，由于其特异性强、反应效率高和便携性好的特点，被称为最有可能替代PCR的下一代分子诊断技术。团队将LAMP等温扩增技术和CRISPR/Cas12a技术进行“双剑合璧”，靶标序列经过LAMP扩增后被CRISPR/Cas12a识别，并激活其反式切割的活性，进而切割报告探针，释放荧光信号。该方法既保证了检测的高灵敏度，又弥补了LAMP扩增过程中假阳性的问题。为了便于不同靶标的应用，研究人员基于LAMP-CRISPR/Cas12a系统开发了一个通用的设计过程模型。经优化后，可在45分钟内同时检测H1N1、H3N2、H5N1、H7N9和乙型流感病毒(IBV) 5种流感分型，检测限达到10拷贝/μL，达到金标准水平。

另外，为了实现LAMP扩增及CRISPR检测的一体化操作，研究人员设计并制备了具有空间编码功能的离心式微流控芯片，开发了基于智能手机的便携式床旁检测（point of care testing, POCT）设备SEDphone，实现了多种流感分型的“同时扩增，同时检测”。同时，采用双温区设计，克服了RT/LAMP与CRISPR/Cas12a技术反应温度差异的问题。采用临床样本验证了LAMP-CRISPR/Cas12a流感病毒快速分型方法及SEDphone平台的临床实用性。该项研究为多种病原体的高灵敏、准确、快速、即时检测提供一种新思路，有望用于发热门诊或是家庭自检，可最大限度地降低了不必要的交叉感染风险，缓解医疗压力。

博士研究生尹雪儿为论文第一作者，朱灿灿副研究员、朱灵研究员和刘勇研究员为论文通讯作者。该项工作得到国家重点研发计划、中国科学院青促会优秀会员及合肥物质院院长基金高技术创新项目支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.136196

图 LAMP- CRISPR/Cas12a检测不同流感病毒分型特异性及灵敏度评估

图 SEDphone流感病毒检测平台工作流程示意图