安光所在集成化微流控基因編輯分子診斷技術方面取得新進展
時間：2025-01-24 作者：朱燦燦/文 疏濤煒/圖
近日，中國科學院合肥物質院安光所光電子中心生物醫學光學團隊在基于微流控CRISPR-Dx的病原體即時檢測技術研究方面取得重要進展。相關研究成果發表在生物傳感領域國際頂級期刊《生物傳感與生物電子學》（中國科學院分區1區，IF:10.7）上。
基于CRISPR/Cas的病原體分子診斷技術，利用CRISPR/Cas系統特異性識別和切割靶基因序列的特性，不僅可以準確識別病原體的特定基因片段，還能對基因的突變、缺失等異常進行高分辨率檢測，為疾病的診斷和治療提供了關鍵分子信息。該項技術賦予了分子診斷前所未有的精準度，又被稱為最有可能替代PCR的“下一代分子診斷技術”，但它也面臨著檢測靈敏度低、通量少、依賴多種實驗設備等不足，難以滿足現場即時檢驗（POCT）場景下，多種病原體準確、快速、便捷檢測的需求。
為解決這一難題，安光所研究團隊創新性地將空間編碼微流控芯片與等溫擴增- CRISPR/Cas12a 技術深度融合，設計并制備了雙階段空間編碼離心式微流控芯片，實現了等溫擴增和 CRISPR/Cas12a 檢測過程的物理空間分離，通過兩階段離心，有效避免了擴增后開蓋操作導致的氣溶膠污染，且可根據病原體靶標數量設計通道數，顯著提升了病原體檢測的靈敏度及靶標數量。開發了集成升降式加熱平臺、高速離心模塊及實時熒光檢測的一體化分子即時檢測POCT分析系統（Lift-CM），該系統采用分區式溫控設計，適用于多種等溫擴增方式，同時兼具體積小、集成度高、操作簡便，通過手機 APP 即可完成全流程控制，讓CRISPR-Dx分子診斷技術擺脫了對多個高精密儀器設備的束縛，使其在資源受限環境中具備更高的適用性。
通過與傳統的CRISPR檢測技術進行對比發現，Lift-CM系統在檢測烈性病原體質控品（CCHFV、EBOV質粒）及流感病毒分型（H1N1, H3N2、 H5N1、H7N9、 IBV）臨床樣本方面，表現出較高的準確性和便捷性，在30分鐘內即可完成等溫擴增與CRISPR/ Cas12a全過程檢測，獲得陰陽性結果。這種準確、快速、集成化程度高的病原體POCT 檢測方案，為野外應急防疫、社區疾病初篩及居家健康監測提供了全新的替代方案，為疾病的早發現、早診斷、早治療創造了有利條件。
該項工作的第一作者為安徽醫科大學聯合培養碩士生疏濤煒，通訊作者為朱燦燦副研究員和朱靈研究員。本研究得到了中國科學院青促會人才項目及合肥物質院院長基金高技術創新項目支持。
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566325000521
Lift-CM系統工作流程