可以偵測感染新冠的口罩!CRISPR 結合螢光反應,90 分鐘內得知結果

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目前 COVID-19 病毒檢測方法主要為:抗原快篩、PCR 核酸檢測、以及 NGS 基因定序,三種方式依作用原理不同,所需的檢測時間與檢測精準度也有所差異,以上檢測都需要透過鼻咽喉採樣才能得知感染情形。

哈佛大學(Harvard University) 與麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)合成生物科學家研發出新型檢測新冠病毒的技術,是將檢測分子鑲嵌在口罩中,未來人們可能可以直接從口罩的檢測結果得知有沒有感染新冠。該項創新研究發佈於《Nature Biotechnology》,未來若能順利量產,單一口罩售價約為美金 5 元。

CRISPR 結合螢光反應,90 分鐘內可以得知感染與否

過去科學家曾經改造出能夠偵測病毒基因的細菌,但是要將載體從細菌改成其他生物細胞,有其難度,一來是難以維持細胞存活,其次也有造成生物性危害的風險。因此此項實驗直接將能偵測病毒基因的細胞游離分子(cell-free circuits)鑲嵌在口罩的孔洞中,如此便不需要維持載體細胞的活性。

研究團隊運用 CRISPR 基因改造技術,設計一段能標靶病毒基因的嚮導 RNA(guide RNA),兩者結合後會活化能破壞病毒核酸序列的酵素,而且酵素活化的狀態下會同時釋放螢光蛋白,讓患者從口罩呈色得知自己感染新冠。

該偵測病毒基因的嚮導 RNA 經過冷凍乾燥處理,這款口罩設計帶有能夠使該 RNA 片段復水(rehydrate)的功能按鈕,啟動後就能分解病毒基因、並複製其基因片段,利於大規模偵測。整個過程從偵測病毒到口罩產生顏色變化,只要 90 分鐘內就可以完成。

操作限制低的新穎檢測技術

有別於現在病毒檢測主要是透過鼻咽喉採檢,往往需要專業人員操作、特殊儀器設備才可分析檢測結果。這項技術從口罩上直接透過呼吸偵測病毒,不但相當便利,也可以在常溫、濕度下進行,操作限制很少。此外除了新冠病毒,這項技術將來也可以用於檢測伊波拉病毒、具抗藥性的金黃色葡萄球菌(MRSA)等傳染性疾病。

延伸閱讀:什麼是「突破性感染」?打完疫苗怎麼還會確診 COVID-19?

參考資料:
1. Nature Biotechnology, 2021; https://www.nature.com/articles/s41587-021-00950-3
2. https://www.scientificamerican.com/article/pathogen-sensing-mask-could-detect-covid-infection/

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