撰文 | 十一月
目前，新型冠狀病毒在全球肆虐，截止目前全球感染人數已超過300萬。對於患者樣品的檢驗成為各個國家中抗疫壓力極大的一環。
為了解決這一問題，2020年4月29日，美國Broad研究所Cameron Myhrvold與Paul C. Blainey研究組合作在Nature發文題為Massively multiplexed nucleic acid detection using Cas13，建立了一個核酸檢驗平臺CARMEN (Combinatorial Arrayed Reactions for Multiplexed Evaluation of Nucleic acids)，可以對包括新型冠狀病毒在內的多種病原體進行大規模的檢驗，對於病人和公共衛生安全大有裨益。
傳染病是對人類健康和全球安全的極大威脅，但是目前已知絕大多數病原微生物還沒有廣泛可用的分子檢測方法，這限制了人們對於傳染病的診斷和檢測。目前能夠感染人類的病毒中類中，僅有39（目前已經對576種病原體進行了測序，其中169種全基因組序列已經發表）種病原體具有標準的診斷結果。雖然目前科學家們在實驗室開發各種測試方式嘗試在臨床方面進行使用，但是這些測試方式的運轉週期時間長而且很少能夠進行大規模的檢驗，用於及時告知患者、衛生部門和決策人員以抑制和減輕疫情。
為了建立一種可擴展的、高通量的且方法易行、造價低廉的檢測方法，作者們建立了一種微孔陣列（Microwell array）自組裝系統進行組合病原體檢驗。通過測序或微陣列雜交的綜合疾病檢測提供了關於病原體基因型和進化的詳細信息，但由於樣品準備步驟繁複、製備的成本較高，難以大規模實施【1】。同時作者們的設想是基於CRISPR的核酸檢驗【2,3】可以集成到微孔陣列系統中，對許多放大的樣品進行平行檢驗。
圖1 CARMEN-Cas13大規模核酸檢驗平臺以及工作流程
CARMEN-Cas13的輸入部分是通過PCR或重組酶聚合酶擴增(Recombinase Polymerase Amplification, RPA)和Cas13檢測混合擴增的樣品，其中包含Cas13、一個序列特異性CRISPR RNA (crRNA)和一個剪切報告因子（Cleavage reporter）。每個擴增放大過的樣品會與熒光編碼（Fluorescent color code）相結合，作為光學鑑定的符號（圖1）。
為了檢驗CARMEN-Cas13檢驗平臺的高效性和大規模施用的能力，作者們對已知的169個的幾十個樣本進行選擇性和同時性的測試。同時，由於新冠病毒疫情在全球的爆發，作者們快速地將新的檢測方式與融合進入該檢驗平臺之中，證明了該技術能夠極大的適應目前真實世界中遇到的公共衛生挑戰。作者們通過使用大規模產能芯片（Massive-capacity chip, mChip），能夠同時對超過400個新冠病毒的樣品進行檢測。
總的來說，Cameron Myhrvold與Paul C. Blainey研究組的工作通過增加樣品檢測量、減少測試使用試劑以及樣品消耗等方式使得CARMEN-Cas13平臺能夠在更大的動態變化範圍內以更低的造價對樣品進行檢測，同時也增強了基於CRISPR的核酸檢測技術在實際應對公共衛生事件的實用性。CARMEN-Cas13平臺開啟了基於CRISPR技術的大規模臨床檢驗的時代，這是邁向常規、全面疾病監測 以改善患者護理和公共衛生的關鍵一步。期待全球新型冠狀病毒疫情早日過去！
原文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2279-8
