最近、香港中文大学（深セン）医学部の劉国珍教授チームはCRISPR/カスバイオセンシング技術を用いた精密医療の方向性の重要な突破、関連研究成果——「多様なバイオマーカー検出のためのガラスファイバーインターフェースCRISPR/Casバイオセンシング」研究論文は国際定期刊行物セル子刊バイオテクノロジーの動向。

研究チームはガラス光ファイバインタフェースに基づく共通の開発に成功したCRISPR/カス検出プラットフォーム（g-CURS）、低豊度の多種の測定対象物（核酸や蛋白質など）の超高感度識別と携帯型の迅速な定量検査を実現し、精確な医療とベッドサイド検査（ポクト）。そのg-CURSシステムは劉教授の研究チームが引き継いだ2024年にセル子刊デバイス上で報告されたCRISPR の検出プラットフォームグスキシステムの技術アップグレード。g-CURSシステム同じプラットフォームで、同じ試薬系を用いて多種の標的核酸と標的蛋白質を検出することを実現し、CRISPR のけんしゅつぎじゅつから“シングルインデックス専属プローブ”制限ジャンプ“一対の汎用試薬検出多種類標的”の標準化操作プロセスにより、研究開発と応用コストを大幅に削減し、CRISPR の診断技術のポクト化、規模化及び商業化は新しい策略を提供し、病原体感受性検査と伝染性疾病の迅速スクリーニング検査、癌及び慢性病の早期精密診断、疾病の精密投薬の指導、新薬開発の薬効評価、医美術後の回復監視測定、及び動物健康検査などに広く応用できる。

技術研究の背景

伝染性疾病のモニタリング、慢性病の管理と腫瘍の早期スクリーニング、および精密医療などの医学シーンにおいて、体液中の核酸と蛋白質などの多種のバイオマーカーの高感度検出は極めて重要である。しかし、現在主流の方法はqPCR、ELISA依然として操作が煩雑で、高価な機器依存、サンプル需要量が大きく、検査時間が長く、資源不足のシーンに適さないなどの臨床応用問題が存在する。

とはいえCRISPR の技術はインビトロ診断に徐々に応用されているが、従来の戦略ではターゲットごとに個別に設計する必要があるcrRNA の及びアクチベータは、低存在度測定対象物の検出に対して核酸事前増幅プログラムに高度に依存し、前期設計スクリーニング最適化ステップが複雑で、検出時間が長く、応用効率が低く、汎用性が悪いことを招いた。このため、劉教授の研究チームはプリアンプ不要のポータブルCRISPR/カス高速検出プラットフォーム：g-CURS、伝統的な検査方法の臨床応用における難題を解決しただけでなく、拡張したCRISPR/カスバイオセンシング技術は精密医療への応用において、同一体系の多種生物標識物の同時検査を実現する。

g-CURS技術原理とハイライト

g-CURS検査プラットフォームはガラス光ファイバをキャリアとして利用し、CRISPR/Cas12aについて指数信号増幅技術、同じセットを利用するcrRNA の和ssDNA活性化子試薬システムは異なる核酸と多種の蛋白質標的を検査することができ、異なる標的に対して個性的に対応する設計をする必要はないCRISPR の RNA対応するターゲットサイトふるいと選択;ここで、検出プラットフォーム内のチップチャネル構造は、摩擦精密面投影マイクロ立体リソグラフィ（PμSL）技術（nanoArch^®S140，精度：10μm）金型を製造した後、PDMSを用いて型抜きしたもの;核酸識別段階の採用T4 DNA単一塩基の差異を正確に鑑別するためのリガーゼ。事前に増幅する必要はなく、CRISPR/カス利用オートカーカスケード増幅原理とコンナン反応ネットワーク誘導信号指数増幅サイクル、実現30分以内に急速等温増幅、ガラス光ファイバ表面に捕捉抗体と標識ssDNAの検出抗体の“免疫サンドイッチ構造”あ、実現タンパク質信号の変換と増幅、自制を採用する.携帯型蛍光計は測定対象物の信号を読み取り、高解像度定焦点レンズと無線モジュールを内蔵し、エンドユーザーの携帯電話と組み合わせるアプリ結果の可視化と知能診断を実現し、非専門者の独立操作をサポートし、満足させるポクトアプリシーン要件。

臨床応用パフォーマンス評価

g-CURS高効率で正確な臨床検査性能を備え、高い特異識別SARS-CoV-2デルタとつぜんへんいたいcDNA和HPV16 E7遺伝子断片、検出時間は約30分;正確な識別が可能6個の塩基以内の突然変異差異は、単塩基錯体分解能を備え、HPV16臨床サンプルにおいて、検査結果とqPCR一致する。パーキンソン病患者の血清サンプルに応用し、g-CURS高感度に脳源外分泌体膜内の低豊潤度炎症蛋白質（IL-6、TNF-α、IFN-γ等）、低サンプル量の多指標共検をサポートする。ビジネス向けELISAキットに比べて検出感度が向上2-3個数レベルで検出時間が短縮80%,必要なサンプルの体積が大幅に減少（必要な場合のみ5μL）、検出コストが低減90%を実現し、ポータブルCRISPR/カス体外診断技術は多物質同時測定である。この画期的なCRISPR/カス検査プラットフォームは精確な医療を実験室からコミュニティへと推進し、疾病の早期診断と動態モニタリングのためにより便利で、より経済的なソリューションを提供することが期待されている。

本論文の著者は香港である中国語が大きい学（深セン）医学院生物科学専攻博士課程大学院生余命、論文通信の著者は香港中文大学（深セン）医学院劉国珍教授。この仕事は国家自然科学基金、広東省基礎と応用基礎研究基金企業連合基金、広東省“珠江人材計画”、深セン湾実験室開放基金、港中深-ボヤ生命連合実験室基金及び大学発展基金等の助成。