前言
宫颈癌是全球范围内女性中第四大常见癌症,尤其在中低收入国家,由于政府资助的差异,宫颈癌筛查率仍然严重不足。虽然聚合酶链反应(PCR)是目前应用最广泛的HPV检测技术,具有高准确性和敏感性,但其耗时长、对设备要求高,限制了其在医疗资源匮乏地区的应用。
近年来,基于CRISPR的诊断系统(CRISPR-Dx)因其快速高效的核酸检测能力而受到关注。然而,这些系统在多重检测方面仍存在技术挑战,包括依赖于复杂的人工操作和气溶胶污染问题。
为了克服这些限制,华中科技大学附属同济医院开发了一种基于CRISPR/Cas12a双腔“一锅法”测试(DROPT)系统的新型HPV检测方法。该系统集成了RPA和CRISPR反应,可在30分钟内完成检测,并具有高灵敏度和高特异性,特别适用于资源有限地区的自我检测和现场核酸检测,填补了现有方法的空白。团队于2024年1月4日,在Sensors and Actuators: B. Chemical上发表了题为“A dual-chamber “one-pot” CRISPR/Cas12a-based portable and self-testing system for rapid HPV diagnostics”的文章。
DROPT系统检测检测流程
本文提出了一种基于CRISPR/Cas12a的双腔“一锅法”检测系统(DROPT)用于HPV检测。该系统通过双腔管设计,在一个密闭环境中实现RPA和CRISPR反应的空间分离,避免了气溶胶污染,并通过便携式设备在短时间内完成检测,操作简便,无需专业人员,适用于临床诊断和资源有限地区的自我检测。
检测系统中RPA引物和CRISPR检测的评价
针对HPV16和HPV18,本文设计了特异性引物和crRNA,并验证了其高效性和特异性。研究结果表明,这些引物和crRNA能够有效区分HPV16和HPV18,甚至能够检测到混合感染,表明该检测系统在临床应用中具有高度的特异性和敏感性。
DROPT系统
DROPT系统由特殊的双腔管和便携式设备组成,能够实现高效的RPA和CRISPR反应。本文详细介绍了双腔管的设计及其材料选择,并展示了设备的加热和荧光检测功能,确保了系统在检测中的稳定性和精确性。
DROPT系统检测性能评价
通过实验验证,DROPT系统在检测HPV16和HPV18时表现出极高的灵敏度,最低检测限达到了10^-18 M。此外,系统还展示了良好的温度控制和荧光读数稳定性,能够在15分钟内有效区分阳性和阴性样本,适用于多种临床和非专业场景。
临床样本测试
在60例临床宫颈拭子样本中,DROPT系统的检测结果与传统临床检测方法高度一致,表现出97.3%的阳性预测一致性和100%的阴性预测一致性。系统的敏感性为100%,特异性为95.8%,显示了该系统在临床应用中的可靠性和准确性。
总结
该团队开发了一种创新的基于CRISPR/Cas12a的双腔“一锅法”检测系统(DROPT),有效解决了现有HPV检测方法中存在的复杂操作和高成本问题。DROPT系统不仅避免了手动液体转移和复杂操作的需求,还在一个密闭环境中实现了RPA和CRISPR反应的空间分离,大大提高了检测效率和灵敏度。
实验结果表明,该系统在30分钟内能够实现HPV16/18的高效检测,具有高度的特异性和灵敏度,尤其适合资源有限地区的现场核酸检测和自我检测应用。
DROPT系统的便携性、成本效益及用户友好性使其在临床应用和公共卫生领域具有广阔的前景,有望显著降低HPV感染率和宫颈癌发病率。
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