超灵敏高分辨的Digital-CRISPR技术用于免扩增的多重核酸检测
批准号:
22104048
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
陈勇
依托单位:
学科分类:
化学与生物传感
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈勇
中文摘要
高灵敏、高特异性的核酸检测在临床检测、食品安全、环境监测等方面具有重要意义。传统的分子诊断通常需要借助核酸扩增技术,由此带来的流程繁琐、操作复杂、需集中送检、易导致气溶胶污染等限制无法满足当前检测的需求,尤其是此次COVID-19的爆发使这一问题更加明显。因此,目前亟需开发出免扩增的分子诊断新技术用于核酸分子的超灵敏检测。近些年来兴起的CRISPR/Cas技术具有超高的特异性以及反式切割效率,在此基础上,本项目借助阵列式Digital微流控芯片的信号放大能力以及Multi-crRNA识别技术进一步降低检测限实现核酸分子的超灵敏检测;并且还将充分发挥CRISPR/Cas技术的超高特异性用于多重核酸分子的同时多色检测。本项目提出的免扩增的Digital-CRISPR核酸检测技术可在30 min内实现1 aM核酸分子的快速精准检测,在临床诊断、食品安全、环境监测等领域具有重大的意义及实用价值。
英文摘要
High sensitive and specific nucleic acid detection is of great significance in clinical detection, food safety, environmental monitoring, etc. Traditional molecular diagnostics usually rely on nucleic acid amplification technology, which can not meet current detection requirements due to the complicated process, complex operation, centralized testing, and easily causing aerosol pollution, especially the outbreak of COVID-19 has made this problem more pronounced. Therefore, it is urgent to develop new amplification-free molecular diagnostic techniques for ultrasensitive detection of nucleic acid molecules. The emerging CRISPR/Cas technology in recent years has high specificity and trans-cleavage efficiency. On this basis, this project further reduces the detection limit to achieve the ultra-sensitive detection of nucleic acid molecules with the help of the signal amplification ability of digital microfluidic chip and the multi-crRNA recognition technology. In addition, it will give full play to the ultra-high specificity of CRISPR/Cas technology for simultaneous multicolor detection of multiple nucleic acid molecules. The amplification-free Digital-CRISPR nucleic acid detection technology proposed in this project can achieve rapid and accurate detection of 1 aM nucleic acid molecules within 30 min, which has great significance and practical value in clinical diagnosis, food safety, environmental monitoring, and other fields.
本项目的核心目标是开发一种超灵敏的Digital-CRISPR检测方法,在无需扩增的情况下实现对多种核酸的高效检测,从而显著提升核酸检测的灵敏度和分辨率。在项目执行期间,我们成功设计并制造了基于微反应阵列的Digital-CRISPR/Cas检测芯片;并利用CRISPR/Cas系统的超高反式切割效率和微反应单元内的信号富集效应,实现了核酸分子的免扩增定量分析;最后,针对相似度极高的单核苷酸变异(SNVs),我们设计并成功验证了一种基于CRISPR/Cas技术的多重检测方法。在完成既定任务的情况下,项目团队还开展了一系列的研究,包括:超高特异性的LbuCas13a-DNA检测技术、免扩增的CRISPR/Cas级联技术、单酶单管的多重CRISPR/Cas核酸检测技术等等。这些技术性突破不仅为临床诊断、公共卫生监测以及生物安全领域提供了更高效的解决方案,还具有广泛的应用前景。. 在本项目的研究过程中,团队成员充分体现了科学研究的协作精神和分工明确的原则,顺利的取得了一系列的研究成果:在项目申请方面,负责人主持了深圳市基础研究面上项目,并参与了深圳市医科院项目;在学术发表方面,项目负责人以第一作者或通讯作者的身份,在国际知名期刊上发表了多篇高影响力的论文,包括:1篇Nature Biomedical Engineering(in press),5篇Analytical Chemistry,2篇Biosensors & Bioelectronics,1篇Talanta,并授权了3项专利。在人才培养方面,团队通过学生参与项目的方式,逐步培养了具有高水平科研能力和创新能力的年轻人才。这些成果不仅体现了团队在核酸技术和生物工程领域的深厚积累和创新能力,也进一步巩固了其在领域内的学术地位。. 综上所述,本项目在技术创新、学术研究和人才培养等方面取得了显著成果。超灵敏Digital-CRISPR检测方法的开发及其在临床诊断中的应用,不仅提升了核酸检测的效率和准确性,还为核酸技术研发与应用提供了新的方向。未来,随着更多学生完成学业并进入职场,团队将在核酸技术领域继续探索创新,为人类健康和生物安全贡献更有力的科技支持。.
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