基于CRISPR-Cas系统的新型冠状病毒及D614G突变位点的快速检测

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目的基于簇状、规律间隔的、短回文重复序列(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats-CRISPR-associated,CRISPR-Cas)系统建立简单快速、高灵敏、高特异的新型冠状病毒核酸检测方法和D614G突变位点鉴定方法。方法1.对新型冠状病毒的基因序列进行比对分析,得到新型冠状病毒的特异性保守基因序列。根据不同CRISPR-Cas系统剪切目的基因时对前间隔序列邻近基序(Protospacer-Adjacent Motif,PAM)的要求,寻找新型冠状病毒开放阅读框1ab基因(Open Reading Frame 1 ab,ORF1 ab)和核蛋白基因(Nucleocapsid,N)的CRISPR-Cas12a系统的靶基因序列,寻找N基因CRISPR-Cas13a系统的靶基因序列。2.根据不同CRISPR-Cas系统中CRISPR-RNA(crRNA)保守基因序列的差异,针对各靶点设计不同的crRNA和crRNA的体外转录单链DNA序列,通过T7体外转录的方式得到各检测靶点的crRNA。3.建立CRISPR-Cas核酸检测反应体系,通过CRISPR荧光检测对ORF1ab基因和N基因的各检测靶点进行筛选,相同反应时间和条件下,选择荧光值最高的靶点作为CRISPR核酸检测的靶点。4.针对筛选得到的新冠ORF-1ab、N基因检测靶点设计重组酶介导链置换核酸扩增(Recombinase-aid Amplification,RAA)引物,构建 RAA 反应体系,通过DNA凝胶电泳检测扩增情况,最终选出该靶点扩增效果最好的引物对。5.基于RAA恒温扩增和CRISPR荧光检测建立新型冠状病毒核酸检测技术,并评价各靶点CRISPR核酸检测方法的特异性和最低检测下限。6.使用新型冠状病毒临床样本核酸和新冠病毒N基因模拟样本,对建立的新冠ORF1ab、N基因靶点的RAA-CRISPR荧光检测方法进行评价。7.针对新型冠状病毒D614G突变位点,按照上述方法,构建基于RAA和CRISPR-Cas12a荧光检测的D614G突变位点鉴定方法。结果1.针对新型冠状病毒ORF1ab基因,筛选得到了基于CRISPR-Cas12a系统的ORF1ab-4核酸检测靶点,以及ORF1ab-4-AF5/ORF1ab-4-AR3的恒温扩增引物对,该靶点RAA-CRISPR荧光检测的特异性好,在1小时内检测下限达单拷贝/μL。2.针对新型冠状病毒N基因,筛选得到了基于CRISPR-Cas12a和CRISPR-Cas13a 系统的 N-4 和 Cas13a-N-6 核酸检测靶点,以及 N-4-AF.2/N-4-AR.4和 Cas13a-N-6-AF.4/Cas13a-N-6-AR.2 的恒温扩增引物对,两个靶点 RAA-CRISPR荧光检测的特异性好,在1小时内检测下限均可达单拷贝/μL。3.针对新型冠状病毒D614G突变位点,筛选得到了基于CRISPR-Cas12a系统的突变株G614检测靶点,以及G-AF5/G-AR1的恒温扩增引物对,该靶点RAA-CRISPR荧光检测的特异性较好,在1小时内检测下限为10拷贝/μL。结论1.建立了基于 CRISPR-Cas12a 和 CRISPR-Cas13a 系统的 RAA-CRISPR 荧光检测技术,实现新冠病毒ORF1ab基因和N基因的简单快速、高灵敏、高特异的核酸检测。2.建立了基于CRISPR-Cas12a系统的RAA-CRISPR荧光检测技术,实现新冠病毒D614G突变位点的简单快速、高灵敏、高特异的鉴定。
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