來自麻省理工學院在新加坡的研究企業新加坡-麻省理工學院研究與技術聯盟(SMART)的跨學科研究小組,制造個性化醫學關鍵分析(CAMP)的研究人員開發了一種快速準確檢測病毒核酸的新方法酸,一項突破,可以很容易地適應檢測冠狀病毒等病毒中的不同 DNA/RNA 目標。


大流行凸顯了快速診斷和改進檢測病毒的方法的重要性,尤其是在世界試圖為未來的大流行或下一種危險病原體做好準備之際。特別是,生物制造行業面臨著使用細胞作為細胞治療產品的獨特挑戰,他們正在尋找快速檢測病毒污染的方法的創新,作為其質量控制過程和發布測試的一部分。雖然逆轉錄-定量聚合酶鏈反應 (RT-qPCR) 被認為是病毒檢測的金標準,但也存在局限性,它們通常會產生可變的結果。


快速準確檢測病毒核酸新方法RADICA, 比傳統的 PCR 方法快四倍


更準確的版本是數字 PCR 方法,它允許絕對定量(意味著它揭示了樣本中病毒的拷貝數),可以設置明確的病毒污染閾值,并且不易受標準要求的參考基因的潛在波動影響qPCR 方法。然而,數字 PCR 需要大約四個小時的相對較長的反應時間。當前所有基于 PCR 的方法的另一個缺點是它們需要昂貴的設備來進行精確的溫度控制和循環。


CAMP 開發的新方法,快速數字 Crispr 方法 (RADICA)——允許在 40-60 分鐘內在水浴中以等溫方式對病毒核酸進行絕對定量,水浴是一種原型且廉價的實驗室設備。該團隊的研究在最近發表在《生物材料》雜志上的一篇題為“基于數字 CRISPR 的核酸快速檢測和絕對定量方法”的論文中得到了解釋。


RADICA 方法已在培養的 B 細胞和患者血清中對 SARS-CoV-2 合成 DNA/RNA 以及 Epstein-Barr 病毒進行了測試。研究人員表示,該方法可用于檢測其他類型的病毒,以及其他類型的樣本,如唾液和細胞培養基。RADICA 還能夠將病毒與其近親區分開來。


快速準確檢測病毒核酸新方法RADICA, 比傳統的 PCR 方法快四倍


這是第一個報道的檢測核酸的方法,以數字格式利用等溫擴增的靈敏度和基于 CRISPR 的檢測的特異性,允許 DNA 的快速和特異性擴增,而無需耗時且昂貴的熱循環需求,SMART CAMP 的博士后 Xiaolin Wu 說。與傳統的數字 PCR 方法相比,RADICA 的絕對定量速度快了四倍。


該團隊使用提取的樣本 DNA/RNA,并將 15 微升的反應分成數千個獨立的分區。在每個分區中,DNA/RNA 被 Cas12a 蛋白放大和識別,Cas12a 蛋白是一種可以將目標信號轉化為熒光信號的酶。這允許通過計算具有目標 DNA/RNA 并被點亮的分區數量來實現絕對定量。


RADICA 可以幫助填補這一領域的現有空白,細胞治療產品的保質期很短,患者通常急需治療。目前的無菌測試需要大約 14 天,這對于臨床需要來說太慢了,但 RADICA 將這個過程縮短到幾個小時。


共同通訊作者、CAMP 首席研究員、麻省理工學院生物工程、電氣工程和計算機科學副教授 Timothy Lu 表示,該團隊的方法比當今使用的方法更快、更便宜、更有效,并且其數字化格式使其對生物樣品中可能存在的污染或抑制劑更具耐受性——通常是細胞治療產品的情況。除了檢測目標病毒的存在外,RADICA還可以識別樣本中有多少病毒,這可以幫助醫生和研究人員決定治療方案,以及細胞治療產品的生產和庫存管理。


雖然 CAMP 的研究人員開發了 RADICA 用于監測細胞治療制造過程和細胞治療產品的生物安全放行測試,但吳說,該方法還可用于檢測不同病毒的 DNA/RNA 靶標,并適用于醫院和服務實驗室中常見的設備— 提供一種潛在的新方法來應對流行病。


該研究由 SMART 進行,并由新加坡國家研究基金會 (NRF) 在其卓越研究和技術企業校園 (CREATE) 計劃下提供支持。


CAMP 于 2019 年 6 月推出。它專注于以更好的方式生產活細胞作為藥物或細胞療法,為更多患者提供有前景和已獲批準的療法。CAMP 的研究人員解決了一系列潛在細胞療法生產面臨的兩個關鍵瓶頸:關鍵質量屬性 (CQA) 和過程分析技術 (PAT)。利用新加坡和麻省理工學院內部的深度合作,CAMP 發明并展示了從干細胞到免疫細胞的 CQA/PAT 能力。它的工作解決了從癌癥到組織退化的各種疾病,針對貼壁細胞和懸浮細胞,無論有無基因工程。


CAMP 是新加坡細胞療法制造綜合國家努力的研發核心。


SMART 于 2007 年由麻省理工學院與 NRF 合作成立。 SMART 是 CREATE 的第一個實體,作為麻省理工學院和新加坡之間研究互動的智力和創新中心,在雙方感興趣的領域開展前沿研究。SMART 目前由一個創新中心和跨學科研究小組組成:抗菌素耐藥性、CAMP、農業精準化、未來城市交通和低能耗電子系統的破壞性和可持續技術。


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