一个国际研究小组在《自然 · 生物医学工程》杂志上报道说，尿液采样的简单性与 CRISPR 优秀的传感能力相结合，可以改善肾移植患者的诊断测试。
新的检测方法筛选了两种常见的感染肾移植患者的机会性病毒，即巨细胞病毒(CMV)和 BK 多瘤病毒(BKV) ，以及 CXCL9 mRNA，这两种病毒在肾移植急性排斥反应中表达增加。
大多数人在想到 CRISPR 的时候都会想到基因编辑，但是这个工具在其他应用方面有很大的潜力，特别是更便宜和更快速的诊断，Michael Kaminski 博士（亥姆霍兹协会和柏林 charit-universit tsmedijin 马克斯·德尔布吕克分子医学中心的肾细胞工程和 CRISPR 诊断实验室的负责人）说到， 他在麻省理工学院(MIT)的柯林斯实验室领导了这项测试的开发。 自2020年以来，卡明斯基在柏林分子系统生物学研究所(BIMSB)建立了一个新的实验室。
关键需求
肾移植患者正在服用抑制免疫系统的药物，以减少器官被排斥的机会。 但是这增加了他们感染疾病的风险。 密切监测病人的感染和排斥是至关重要的，并指导微妙的平衡护理。 通常这是通过血液测试和肾脏活组织检查完成的，这些都是耗时的，更具侵入性和昂贵的。
尽管可以负担得起的以尿液为基础的诊断检测可用于从糖尿病到妊娠的各种生物标志物，但它们还没有广泛适用于核酸，如 DNA 或 RNA。 这就是 CRISPR 的用武之地。
Crispr 技术能够找到 DNA 或 RNA 序列中的非常小的片段，这些片段由一段互补的 RNA 引导。 它与某些类型的 Cas 蛋白以及荧光报告分子一起工作，这些 Cas 蛋白切断了目标序列。 这种所谓的侧枝断裂释放出荧光，表明存在一个目标。 许多实验室一直在研究 CRISPR 在合成材料上的诊断潜力，但很少有实验室测试过真正的临床样本。
卡明斯基说: “我们面临的挑战是如何降低浓度，使其具有临床意义。”。 “如果你的目标是试管中的一吨合成靶标，而不是病人体液中的一个单分子水平，这确实会产生巨大的差异。”
阳性或阴性结果
这种测试试剂盒，正式名称为分析，使用两个步骤。 首先，尿液样本中的病毒目标 DNA 必须被放大ー复制足够的次数，这样即使只有一个目标分子存在，CRISPR 也能检测到它。
研究小组使用了一种叫做 SHERLOCK 的特殊的 CRISPR-Cas13协议来优化病毒 DNA 的提取过程。 测试结果的传达方式很像家用早孕测试。 当纸条浸在准备好的样品中时，如果纸条上只出现一条线，则结果为阴性，而两条线则表明存在病毒。 “看到结果出现在试纸上真是令人兴奋。
横向流动试纸显示三个 BK 病毒阴性的患者样本(13,14,15)和三个阳性的患者样本(16,17,18)。 在场的上限表明一个阳性的测试结果。 图片来源: Michael Kaminski，MDC
· 罗伯特 · 格林史密斯说，他是 Kaminiski 实验室的一年级博士生，也是论文共同第一作者。 “作为一个刚刚与 CRISPR 合作的人，我对这样一个强大的测试平台印象深刻。”
对于非常低的目标浓度，通常会在试纸上出现一条苍白的第二行，这可能会引起混淆。 因此，研究小组开发了一个智能手机应用程序，可以无偏见地分析测试条的图片，并根据线路的强度进行最终通话。
研究人员对拒绝标记 CXCL9使用了类似的处理方法。 在此基础上，分离、扩增 mRNA，然后进行 CRISPR-Cas13介导的靶向检测。
经过大量的工作来优化这项技术，研究人员使用他们的分析方法来分析100多个来自肾移植患者的样本。 即使在 BKV 或 CMV 感染水平较低的情况下，该检测也是非常准确的，并能正确地检测到急性细胞移植排斥反应的迹象。
下一步
虽然一项专利申请正在审理中，卡明斯基，作为一名医生和临床研究人员，对更大规模的临床研究感兴趣，比较分析和传统的监测方法。 他还想研究使测试更加简化的方法。 现在，样品必须加热准备和测试需要多个步骤。
虽然它可以在医院环境中使用，但还不能完全用于家庭测试。 最终目标是一个一步过程，可以定量地测量多个参数。 通过这种方式，患者可以根据他们的个人基准测量特定的变化。
卡明斯基指出，这种检测方法也可以用于其他免疫功能低下的病毒感染风险人群，而基于 crispr 的诊断方法也可能适用于其他器官移植。
