非洲豬瘟是由非洲豬瘟病毒引起的一種急性、出血性、高傳染性的豬疾病。迄今為止，仍然沒(méi)有廣泛有效的疫苗和治療方式用于應對非洲豬瘟，通常依靠快速診斷和撲殺感染豬等手段對疫情進(jìn)行有效控制。

      目前，對于非洲豬瘟的診斷主要依賴(lài)于PCR技術(shù)，該技術(shù)依賴(lài)于儀器設備和專(zhuān)業(yè)操作人員，只能在實(shí)驗室中進(jìn)行，無(wú)法滿(mǎn)足現場(chǎng)診斷的需求。等溫擴增技術(shù)，如重組酶聚合酶擴增（RPA）、滾環(huán)擴增（RCA）等，具有高效、簡(jiǎn)便易行等優(yōu)勢，但其靈敏度有限，難以單獨用于分子診斷。通過(guò)與CRISPR-Cas系統聯(lián)用，靈敏度顯著(zhù)提高，可增加分子診斷的準確性。然而，目前常用的單模式熒光檢測法或比色檢測法易受到環(huán)境干擾，造成檢測結果的不準確。

2023年5月11日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所馬英新課題組與湖北大學(xué)印文博士合作，在 Analytical Chemistry 期刊上發(fā)表了題為：Fluorescence and Colorimetric Analysis of African Swine Fever VirusBased on RPA-Assisted CRISPR/Cas12a Strategy 的補充封面論文。

該論文首次構建了基于RPA-CRISPR/Cas12a系統的非洲豬瘟病毒（ASFV）比色-熒光雙模式檢測策略，通過(guò)構建新型磁珠-酶報告系統，結合RPA-CRISPR/Cas12a技術(shù)，實(shí)現了對ASFV基因的比色-熒光雙模式精準檢測。

該方法能實(shí)現對單拷貝病毒基因組檢測，可用于便攜式可視化診斷，且在臨床樣本應用中展現了良好的檢測性能，為病毒感染的快速、精準診斷提供了有力工具。

超高靈敏CRISPR-Cas12a分子診斷傳感器構建用于非洲豬瘟病毒感染快速篩查

      本研究開(kāi)發(fā)了一種結合RPA、CRISPR/Cas12a和磁珠-酶新型報告系統，用于A(yíng)SFV基因的快速精準診斷的方法。如圖1所示，biotin-ssDNA-azide與DBCO修飾的堿性磷酸酶（ALP）通過(guò)點(diǎn)擊化學(xué)反應合成biotin-ssDNA-ALP，biotin-ssDNA-ALP與鏈霉親和素修飾的磁珠（SA-MB）結合獲得MB-ssDNA-ALP報告系統。用RPA擴增ASFV基因序列，獲得擴增子，擴增子與Cas12a-crRNA復合物結合，激活Cas12a反式切割活性，切割MB-ssDNA-ALP上的ssDNA，釋放ALP；ALP催化pNPP水解生成pNP，引起比色信號變化，再加入量子點(diǎn)作為熒光報告子，實(shí)現比色和熒光的雙模式信號輸出。

圖1：探針構建及ASFV檢測原理圖。

      biotin-ssDNA-azide與DBCO-ALP通過(guò)點(diǎn)擊化學(xué)反應獲得biotin-ssDNA-ALP，biotin-ssDNA-ALP與SA-MB偶聯(lián)獲得MB-ssDNA-ALP報告子。RPA擴增ASFV基因，擴增子激活Cas12a-crRNA復合物，Cas12a非特異性切割biotin-ssDNA-ALP報告子，釋放ALP；ALP水解pNPP，生成黃色pNP，加入藍色QDs后，在內濾效應作用下，藍色QDs熒光被猝滅。

在該研究中，團隊首先合成、表征了biotin-ssDNA-ALP，并驗證了biotin-ssDNA-N3與DBCO修飾ALP的偶聯(lián)以及MB-ssDNA-ALP探針的合成。然后，考察了RPA擴增ASFV基因的能力。以高度保守的ASFV B646L基因為靶標，設計了三對RPA引物，通過(guò)瓊脂糖凝膠電泳實(shí)驗驗證了三對引物都可高效擴增ASFV基因。接著(zhù)，驗證了CRISPR-Cas12a靶向剪切ASFV基因的能力。設計靶向三個(gè)RPA擴增子序列的crRNA，利用瓊脂糖凝膠電泳驗證了Cas12a被激活并切割RPA擴增子。最后，結合合成的MB-ssDNA-ALP探針、RPA-CRISPR/Cas12a系統以及藍色CdZnSe QDs，實(shí)現了對ASFV基因的比色-熒光雙模式精準檢測，靈敏度達20 copies/mL，可視化檢測104 copies/mL（圖 2A-2D）。

      磁分離技術(shù)的使用可有效降低背景信號，實(shí)現高信噪比檢測。對比發(fā)現本研究開(kāi)發(fā)的檢測方法靈敏度高于qPCR，且具有良好的特異性，探針不與其它豬疾病相關(guān)病毒產(chǎn)生交叉反應。同時(shí)，還探究了該方法在實(shí)際樣本中的檢測能力，對12份豬血真實(shí)樣本進(jìn)行了分析，結果顯示該檢測方法具有100%的準確度（圖2E和2F）。本方法結合熒光法的高靈敏度和比色法的易讀性，具有良好的靈敏度、便攜性和特異性，為病毒感染的快速、精準診斷提供了有效工具。

圖2 比色-熒光雙模式檢測ASFV基因。（A）不同濃度ASFV基因下，pNP的紫外光譜。（B）400 nm處吸光度與ASFV基因濃度的對數值之間的線(xiàn)性關(guān)系。（C）不同濃度ASFV基因下，CdZnSe QDs的熒光光譜。（D）熒光強度變化與ASFV基因濃度的對數值之間的線(xiàn)性關(guān)系。比色（E）和熒光（F）檢測方法用于臨床樣本的分析結果?？梢暬瘷z測結果均列于圖片上方。

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