基于crispr的疟疾动态测试
为实现世界卫生组织(世卫组织)全球疟疾控制规划所确定的根除疟疾的目标，在特定地理区域内消除所有疟疾寄生虫的本地传播至关重要。这条道路上的一个重要基石是开发快速、敏感和针对物种的诊断能力，这些能力在许多疟疾流行地区的低资源环境(LRSs)非常有用。
目前，恶性疟原虫、间日疟原虫、卵形疟原虫和疟疾疟原虫的存在是通过显微镜分析血液样本来确定的，在血液样本中，可以在红细胞中检测到寄生虫，或者用所谓的快速诊断测试特定的疟原虫蛋白(抗原)。
“不幸的是，现有的快速诊断方法无法区分所有四种疟原虫，这对于启动确定的治疗过程很重要，最重要的是，它们对于检测无症状个体中少量的疟原虫无效。”波士顿儿童医院传染病诊断实验室副医学主任、哈佛医学院病理学和医学副教授Nira Pollock博士说。哈佛医学院儿科副教授、波士顿儿童医院传染病高级副医师Jeffrey Dvorin医学博士补充说:“这些‘无症状携带者’是传播疟疾的蚊子持续传播的无声蓄水池，对正在进行的全球根除疟疾的努力极其重要。”bob电竞
现在，由哈佛大学Wyss生物工程研究所Wyss核心教员James Collins博士和麻省理工学院(MIT)领导的多学科研究合作，由MSPH临床研究员Rose Lee医学博士召集，其中还包括Pollock和Dvorin，创建了一种适用于现场的超灵敏诊断检测方法，专门检测有症状和无症状疟疾中所有疟原虫物种的DNA序列。新型疟疾诊断方法将优化的10分钟快速样品制备协议与基于crispr的SHERLOCK系统相结合，在简单的报告设备中，在另一个60分钟内实现高度特异性和敏感的疟原虫检测。该研究发表在美国国家科学院院刊上。
Wyss创始核心教员James Collins博士说:“这种现场就绪的SHERLOCK疟疾诊断检测方法超过了世卫组织对一种可用于检测所有主要疟原虫种类无症状携带者中低寄生虫密度的理想检测方法所设定的灵敏度和特异性要求。”“其高度精简的设计可以为消除疟疾道路上目前的诊断瓶颈提供可行的解决方案，并更普遍地使疟疾监测成为可能资源匮乏的Collins是该研究所活细胞设备重点领域的负责人，也是麻省理工学院医学工程与科学的Termeer教授。
研究小组展示了他们设计的SHERLOCK(特异性高灵敏度酶报告解锁的缩写)试验，能够在每微升血液中检测不到两种寄生虫，这是世界卫生组织建议的“检测限”(LOD)，用于在流行地区广泛应用的测试。通过分析含有恶性疟原虫和间日疟原虫的临床样本，他们以100%的敏感性，通过正确识别真阳性样本和100%的特异性，通过正确识别真阴性样本中缺乏某种疟原虫物种的样本，显示了该检测方法的临床潜力。接近100%的敏感性和特异性是诊断分析在实际测试中使用的关键属性。此外，该检测方法的设计还使它能够确定经常突变的恶性疟原虫菌株的存在，这些菌株失去了HRP2抗原，从而逃避了常见的快速诊断检测。
威斯研究所的柯林斯小组和麻省理工学院与布罗德研究所的张锋小组共同开发了SHERLOCK技术。它被授权给了创业公司Sherlock Biosciences，该公司使用它为其他疾病应用创建快速分子诊断，最近获得了FDA对其COVID-19快速诊断的紧急使用授权。
其他方法已经开发出来，如新的SHERLOCK试验，扩增和检测疟原虫物种的DNA(或RNA)核酸物质。然而，迄今为止，这些方法仍然受限于它们需要昂贵的实验室设备，如基于聚合酶链反应(PCR)的方法、复杂的样品制备技术和训练有素的人员，或者如在单一温度下进行的更简单的“等温”扩增方法，它们在现场没有显示出所需的灵敏度。
SHERLOCK疟疾检测利用了CRISPR-Cas12a酶，这种酶可以被编程，使其与一种所谓的引导RNA结合在一起变得活跃，这种引导RNA与特定的目标核酸目标序列结合，在这种情况下，该序列来自四种疟原虫中的一种。激活的Cas12a然后非特异性地切割其附近的任何单链DNA链，其周转率极高，每秒约有1250个侧枝切割反应。研究人员在他们的实验中利用了这种放大活性，将其与优化的样品制备相结合，不需要像其他一些核酸扩增测试(NAATs)那样需要特定的核酸提取步骤，并在前端对特定的疟原虫DNA和RNA序列进行等温扩增。在扩增的疟原虫序列中识别物种特异性基序的引导rna，然后释放Cas12a活性，其侧击单链DNA报告序列，其切割产物有助于信号病原体特异性核酸的存在。在实验的后端，信号被设计成导致手持设备中的荧光变化，或临床护理点设备中常用的横向流动条带上的特定带。
“重要的是，该检测方法与不同类型的样本兼容，如全血、血浆、血清和干血，以及扩增所需的所有成分，Cas12a激活和信号生成可以在单个试管中冻干，在重组并与患者样本混合后，在一锅反应中共同工作。”第一作者罗斯·李说，她是柯林斯团队和波士顿儿童医院的临床研究员，对传染病诊断有浓厚的兴趣，并在与柯林斯组建多学科团队方面发挥了重要作用。“这避免了不得不依赖于功能性冷链，并允许在低资源环境中以最少的专业知识进行测试。”
合作的分子分析疟疾诊断指出了Wyss研究所在合成生物学领域的能力，当与传染病生物学和流行病学的专业知识相结合时，可以改变真正使人衰弱的疾病的进程，这些疾病使全球大量人口瘫痪。”Wyss研究所的创始主任Don Ingber医学博士说，他也是哈佛医学院和波士顿儿童医院的Judah Folkman血管生物学教授，以及哈佛约翰·a·保尔森工程和应用科学学院的生物工程教授。
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