上週,2020諾貝爾化學獎公佈,由兩名女性科學家,Emmanuelle Charpentier 和Jennifer A. Doudna,獲得。得獎的研究成果是近代非常突破性的CRISPR基因編技術。這個如同word編輯一樣,可以複製&貼上的基因編輯技術,得到這個獎項可說是實至名歸。幾年內,CRISPR確實已經帶給醫學界不少有成效的應用。我們就來看看CRISPR怎麼應用在COVID-19的病毒,SARS-CoV-2,的檢測上。(CRISPR的技術細節,需要篇幅細述,不在此解說囉。)

科學家用CRISPR技術發展出COVID-19檢測。
科學家用CRISPR技術發展出COVID-19檢測。 Credit: [email protected] CC BY 2.0

近日,印度塔塔集團的塔塔兒子私人有限公司(TATA Sons)獲得印度藥物管控聯合委員會 (Drugs Controller Gerneral of India)核准商業銷售“FELUDA” (FNCas9 Editor Limited Uniform Detection Assay),它是印度新德里的CSIR-基因組和整合生物學研究所 (Institute of Genomics and Integrative Biology, IGIB) 開發的,也是第一個應用CRISPR/Cas9技術的SARS-CoV-2快速檢測方法。這項技術特別在於,不需要即時聚合酶連鎖反應(real-time PCR or qPCR)設備,檢測結果呈現的方式,是以側向層分析(lateral flow assay)試紙檢測,大幅降低了高昂設備的花費。在印度,即時聚合酶連鎖反應檢測需要4500盧幣,Feluda的花費大約500盧幣。它的檢測流程大約是: 採樣(鼻咽黏液或血液)->萃取出RNA->反轉錄PCR(Reverse Transcription-PCR, RT-PCR),複製出大量的DNA->結合Cas9->滴在試紙上檢測;以上總共約45分鐘完成。如果試樣中帶有SARS-CoV-2,就會看到兩條線;如果沒有,就看到一條線。後段在試紙上呈現的用法,和大家熟知的驗孕測試幾乎相同。Fedula測試結果的敏感性約96%,特異性約98%。

在Feluda這個產品出來之前,美國博勞德研究所 (Broad Institute) 的研究員,就已經開發同樣以CRISPR為基礎的SHERLOCK (specific high-sensitivity enzymatic reporter unlocking) 檢測法,不同的是,SHERLOCK是以Cas13來檢測SARS-CoV-2。此外,也有另外一群UC Berkely的研究員,開發DETECTR測試方法,則是以Cas12來檢測SARS-CoV-2。相較Cas12和Cas13,Cas9的方法優勢在於,不需要進行核酸分子的反式切割,實驗較為簡單,也不需要高階實驗條件來進行。

以上的CRISPR檢測方法,屬於核酸檢測。而印度目前主要使用兩種檢測方式,即時聚合酶連鎖反應的核酸檢測和抗原檢測(antigen test)。前者的偽陽性和偽陰性機率低,檢測費用約2400盧幣;而抗原檢測費用較低,目標在檢測病毒片段,但相較前者,偽陰性(false negative)的機率較高。

以上,無論是即時核酸檢測、抗原檢測,又或者是CRISPR的檢測方法,除了偽陽性和偽陰性的結果考量,只要檢測需求量增加,勢必討論到花費、儀器資源和使用方式問題。目前Feluda被認為很有機會取代現行的抗原測試,因為其測試費便宜,準確率也較高。

文章參考:milenia biotec, BBC
圖片來源:EpicTop10.com@Flickr CC BY 2.0



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BioMeder

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