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为应对猴痘病毒(MPXV)快速检测需求,研究人员开发 LAMP-CRISPR/Cas12b 一步法检测体系。该法 40 分钟内完成检测,灵敏度达 6.5 拷贝 / 反应,临床样本中与 qPCR 一致率 100%,为资源有限地区提供便携高效的 POCT 方案。
猴痘(Monkeypox)是由猴痘病毒(MPXV)引发的人畜共患病,其典型症状包括发热、皮疹和淋巴结肿大。自 2022 年起,猴痘疫情呈现全球扩散态势,世界卫生组织数据显示,2022 至 2024 年全球 128 个成员国报告了超 12 万例实验室确诊病例。传统检测方法如病毒培养、PCR 等依赖专业设备和技术人员,耗时长,难以满足现场快速检测需求。开发一种简便、灵敏且适用于资源有限地区的检测技术,成为遏制病毒传播的关键。
在此背景下,江苏省疾病预防控制中心的研究人员开展了相关研究,成果发表在《Virology Journal》。他们建立了一种将环介导等温扩增(LAMP)与 CRISPR/Cas12b 系统整合的一步法检测平台,实现了猴痘病毒的快速可视化检测,为猴痘的现场即时诊断提供了新方案。
研究采用的关键技术方法包括:①临床样本采集:收集江苏省 2023 年 6 月至 2024 年 6 月期间 113 例疑似猴痘病例的皮疹液和咽拭子样本,依据国家卫生健康委员会指南进行流行病学和临床标准筛选;②LAMP 引物与 gRNA 设计:针对 MPXV 保守的 F3L 基因设计 5 组 LAMP 引物和 5 条 gRNA,通过筛选确定最优组合(PS5 引物和 gRNA5);③一步法体系构建:在同一反应管内整合 LAMP 扩增与 CRISPR/Cas12b 检测,优化反应缓冲液比例、温度、酶浓度等参数,并引入甘氨酸和牛磺酸增强信号;④性能验证:通过数字 PCR 定量病毒 DNA,评估检测灵敏度、特异性,并与 qPCR 在临床样本中进行对比。
结果
LAMP 引物与 gRNA 筛选
通过实时浊度监测,PS5 引物对 MPXV DNA 的扩增启动时间最短,且阴性对照无信号。在两步法检测中,gRNA5 诱导的 Cas12b 切割活性最高,荧光信号最强,故选定 PS5 和 gRNA5 用于后续实验。
一步法检测条件优化
确定最佳反应条件为:0.5×LAMP 预混液与 0.5×CRISPR 缓冲液混合,60℃孵育 40 分钟,Cas12b/gRNA 浓度 0.2μM,ssDNA 报告子浓度 0.25μM,添加 0.25M 甘氨酸或 0.1M 牛磺酸可增强信号。该体系无需开盖操作,避免交叉污染。
灵敏度与特异性
检测限(LOD)经 probit 回归分析确定为 6.5 拷贝 / 反应。10 倍梯度稀释实验显示,10 拷贝模板在 20 分钟内即可产生荧光信号,40 分钟时肉眼可通过蓝光或紫外光观察到绿色荧光。与单纯 LAMP 相比,整合 CRISPR/Cas12b 显著提升特异性,对 HSV、EBV 等 5 种易混淆病原体均无交叉反应。
临床样本验证
在 113 例临床样本中,该方法与 qPCR 的灵敏度和特异性均达 100%(71/71,42/42)。阳性样本的荧光阈值时间均低于 20 分钟,且肉眼可视化结果与荧光检测一致,验证了其临床适用性。
结论与讨论
该研究开发的一步法 LAMP-CRISPR/Cas12b 检测体系,兼具 LAMP 的高效扩增能力与 CRISPR/Cas12b 的高特异性,检测全程仅需 40 分钟,且所需设备仅为便携加热模块和蓝光 / 紫外光源,适合在机场、疫区等资源有限场景部署。与现有方法相比,其灵敏度优于多数等温检测技术,可视化信号稳定性强,可维持数日,降低了肉眼判读的误判风险。
研究首次在临床样本中验证了该体系的可靠性,但仅针对 MPXV II 型毒株。未来需纳入 I 型毒株样本进一步验证,并探索免核酸提取技术对检测性能的影响,以进一步提升其现场应用的便捷性。总体而言,该平台为猴痘及其他传染病的即时分子诊断提供了通用框架,具有重要的临床转化价值和公共卫生意义。