《Infectious Diseases of Poverty》:An ultrasensitive and specific CRISPR-Cas13a-mediated point-of-care assay for monkeypox detection and PCR-based clade detection

【字体: 时间:2025年06月24日 来源:Infectious Diseases of Poverty 4.8

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  南京中医药大学附属南京第二医院团队开发了一种结合多酶等温快速扩增(MIRA)与CRISPR-Cas13a系统的猴痘病毒(MPXV)即时检测技术,灵敏度达14.4拷贝/ml,临床样本检测灵敏度与特异性均为100%,并建立PCR分型方法可40分钟内区分Clade I/II。该研究为资源匮乏地区提供了高精度、低成本的猴痘诊断方案,发表于《Infectious Diseases of Poverty》。


猴痘诊断新突破:CRISPR技术开启精准检测新时代

猴痘病毒(MPXV)的全球传播已成为重大公共卫生威胁,但其诊断面临两大难题:一是传统qPCR依赖昂贵设备,难以在资源匮乏地区普及;二是现有方法无法快速区分高致死率的Clade I(中非分支)与当前流行的Clade II(西非分支)。2023年中国疫情中,Clade II毒株占主导,但缺乏简便的分型工具制约了精准防控。

南京中医药大学附属南京第二医院精准医学中心团队在《Infectious Diseases of Poverty》发表研究,创新性地将多酶等温快速扩增(MIRA)与CRISPR-Cas13a系统结合,开发出超灵敏的MPXV检测技术。该技术通过靶向保守的F3L基因实现病毒检测,并基于C3L基因缺失特征建立分型方法,为猴痘防控提供了"一箭双雕"的解决方案。

关键技术方法
研究采用三步策略:1) 优化MIRA引物组(144 bp F3L基因扩增);2) 筛选高效crRNA-3并优化CRISPR-Cas13a体系(1 μmol/L LwaCas13a+0.5 μmol/L crRNA);3) 开发双模式检测:荧光法(FAM-BHQ1报告分子)和侧流层析试纸条法(FITC-生物素报告分子)。临床验证使用202例MPXV样本(含皮疹液、咽拭子等)和104例干扰样本(包括水痘-带状疱疹病毒等),qPCR作为金标准对照。

研究结果

1. 检测系统开发与验证
通过16组引物筛选确定F3R3组合扩增效率最佳(图1)。CRISPR-Cas13a系统经组分优化后,缺失任一要素(如T7 RNA聚合酶)均导致检测失败(图2e)。灵敏度测试显示可检出14.4拷贝/ml的合成质粒(图3b),且与牛痘、天花等正交痘病毒(OPV)无交叉反应(图3c)。


2. 临床性能验证
在202例临床样本中,该技术检出182例阳性(含qPCR漏检的3例高Ct值样本),与qPCR一致性达Kappa=0.994(表1)。侧流层析试纸条可肉眼判读Ct≤39的样本(图5),在32例验证中表现优异。104例干扰样本(如HIV、HBV等)均未出现假阳性(图4d)。

3. Clade分型体系
针对C3L基因缺失设计的PCR分型法可在40分钟内检测200拷贝/ml,20次重复阳性率100%(表4)。177例临床样本均鉴定为Clade II,与我国流行株匹配(表5),且与Clade I无交叉反应(补充表S9)。

结论与意义
该研究首次实现CRISPR-Cas13a技术与MIRA联用于MPXV检测,其优势在于:

  1. 超灵敏性:14.4拷贝/ml的灵敏度优于常规qPCR,可检出qPCR漏检的低载量样本;

  2. 双模式输出:荧光读数与试纸条结合,适配不同医疗场景;

  3. 精准分型:填补了Clade快速鉴别技术空白,为流行病学追踪提供工具;

  4. 现场适用性:无需复杂设备,37°C恒温反应,特别适合非洲等资源有限地区。

这项技术突破不仅为猴痘疫情防控提供了新武器,其模块化设计更为其他传染病检测提供了可借鉴的技术框架。未来通过开发"单管反应"体系,有望进一步降低操作门槛,推动CRISPR诊断技术的临床转化。

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