非洲猪瘟是由非洲猪瘟病毒引起的一种急性、出血性、高传染性的猪疾病。迄今为止,仍然没有广泛有效的疫苗和治疗方式用于应对非洲猪瘟,通常依靠快速诊断和扑杀感染猪等手段对疫情进行有效控制。目前,对于非洲猪瘟的诊断主要依赖于PCR技术,该技术依赖于仪器设备和专业操作人员,只能在实验室中进行,无法满足现场诊断的需求。等温扩增技术,如重组酶聚合酶扩增(RPA)、滚环扩增(RCA)等,具有高效、简便易行等优势,但其灵敏度有限,难以单独用于分子诊断。通过与CRISPR/Cas系统联用,灵敏度显著提高,可增加分子诊断的准确性。然而,目前常用的单模式荧光检测法或比色检测法易受到环境干扰,造成检测结果的不准确。
本研究开发了一种结合RPA、CRISPR/Cas12a和磁珠-酶新型报告系统,用于ASFV基因的快速精准诊断的方法。如图1所示,biotin-ssDNA-azide与DBCO修饰的碱性磷酸酶(ALP)通过点击化学反应合成biotin-ssDNA-ALP,biotin-ssDNA-ALP与链霉亲和素修饰的磁珠(SA-MB)结合获得MB-ssDNA-ALP报告系统。用RPA扩增ASFV基因序列,获得扩增子,扩增子与Cas12a-crRNA复合物结合,激活Cas12a反式切割活性,切割MB-ssDNA-ALP上的ssDNA,释放ALP;ALP催化pNPP水解生成pNP,引起比色信号变化,再加入量子点作为荧光报告子,实现比色和荧光的双模式信号输出。
图1探针构建及ASFV检测原理图。biotin-ssDNA-azide与DBCO-ALP通过点击化学反应获得biotin-ssDNA-ALP,biotin-ssDNA-ALP与SA-MB偶联获得MB-ssDNA-ALP报告子。RPA扩增ASFV基因,扩增子激活Cas12a-crRNA复合物,Cas12a非特异性切割biotin-ssDNA-ALP报告子,释放ALP;ALP水解pNPP,生成黄色pNP,加入蓝色QDs后,在内滤效应作用下,蓝色QDs荧光被猝灭。
图2比色-荧光双模式检测ASFV基因。(A)不同浓度ASFV基因下,pNP的紫外光谱。(B)400nm处吸光度与ASFV基因浓度的对数值之间的线性关系。(C)不同浓度ASFV基因下,CdZnSeQDs的荧光光谱。(D)荧光强度变化与ASFV基因浓度的对数值之间的线性关系。比色(E)和荧光(F)检测方法用于临床样本的分析结果。可视化检测结果均列于图片上方。
补充封面(supplementarycoverstory)
超高灵敏CRISPR/Cas12a分子诊断传感器构建用于非洲猪瘟病毒感染快速筛查
PI与课题组简介:
马英新博士,中国科学院深圳先进技术研究院研究员,博士生导师,国家自然科学基金优秀青年项目获得者,国家重点研发计划青年首席科学家,近5年主持1项国家自然科学基金优秀青年项目、1项科技部重点研发计划青年项目、1项国家自然科学基金青年项目、1项广东省杰出青年基金项目、1项深圳市优秀科技创新人才培养项目、1项中科院深圳先进院优青项目和1项博士后科学基金面上项目,并获批了中国科学院青年创新促进会、深圳市高层次人才、博士后创新人才支持计划等人才计划。
以第一/通讯作者身份在J.Am.Chem.Soc.、Nat.Commun.、ACSNano、SciChinaLifeSci、Anal.Chem.、ACSAppl.Mater.Interfaces、NanoRes等国际著名杂志发表论文30余篇。
课题组长期面向:
1)有微生物学、噬菌体学、合成生物学、分子生物学、分析化学、生物医学等学科研究背景者;
2)有分子病毒学、噬菌体学、合成生物学、分子生物学、生物传感技术开发等工作经验者;
3)纳米合成生物学等交叉学科背景的专业人才招聘博士后。
有意申请者请将个人简历(要求为PDF)以发送至:yx.ma1@siat.ac.cn,简历及邮件标题注明“应聘岗位-学校名称-专业-姓名”。