近年來,新冠、猴痘等傳染性疾病層出不窮,嚴重影響人類的健康生活。基于核酸的分子擴增檢測常用作傳染性疾病診斷的金標準。CRISPR/Cas系統(tǒng)作為原核生物的一種自我保護機制,也是大多數(shù)細菌及古細菌中抵御病毒入侵的一種獲得性免疫方式。自2012年以來,科研人員常用CRISPR技術對生物的DNA序列進行敲除、突變、替換或添加。CRISPR用于基因編輯具有成本低廉、構建簡單、操作方便、適用廣泛等特點,因此,研究人員稱之為“基因魔剪”。CRISPR精準、特異識別序列的能力已被應用于越來越多的領域,自2017年以來,CRISPR技術在分子診斷領域迅速崛起,并具有快速、準確、經濟、設備依賴性低的優(yōu)勢。微流控技術結合CRISPR/Cas分子檢測方法以其快速、高效、準確的特點,在傳染性疾病防控方面發(fā)揮了重要作用。
近期,上海交通大學醫(yī)學院-國家熱帶病研究中心 全球健康學院環(huán)境健康與生態(tài)安全系碩士研究生解藝等在Advanced Science (IF=17.52) 雜志發(fā)表了“Clustered Regularly Interspaced short palindromic repeats-Based Micro?uidic System in Infectious Diseases Diagnosis: Current Status, Challenges, and Perspectives” 的綜述性文章,對于CRISPR/Cas技術結合微流控系統(tǒng)應用于傳染性疾病分子診斷的近期成果進行了系統(tǒng)性總結歸納,并提出了該領域目前存在的主要挑戰(zhàn)以及未來展望。
本文綜述了基于CRISPR/Cas技術的微流控系統(tǒng)在傳染病診斷中的最新進展,概述了傳統(tǒng)型和易結合便攜式合樣品預處理方法以及各種CRISPR/Cas系統(tǒng)在生物傳感中的機制和應用,并介紹了基于CRISPR/Cas技術的微流控系統(tǒng)應用于傳染病分子診斷的最新進展,包括紙基微流控、數(shù)字微流控、可穿戴微流控等。最后,本文提煉出該領域目前存在的未解決的關鍵挑戰(zhàn),包括如何提高檢測靈敏度、實現(xiàn)多重檢測與高通量篩選、研發(fā)獨立便攜式檢測平臺、實現(xiàn)實時監(jiān)測、進行疾病預警等,并提出未來分子診斷的可能結合方向,為實現(xiàn)全球性傳染病大流行的有效防治和即時預警提出解決策略。

上海交通大學醫(yī)學院-國家熱帶病研究中心 全球健康學院碩士研究生解藝和碩士研究生李慧敏為共同第一作者,全球健康學院殷堃研究員、修樂山助理研究員和郭曉奎教授為該論文的共同通訊作者,本研究得到了國家自然科學基金項目(22104090)和上海市自然科學基金項目(22ZR1436200)的支持。