Rapid detection of Hepatitis C virus using CRISPR/Cas

使用 CRISPR/Cas 快速检测丙型肝炎病毒

基本信息

  • 批准号:
    10477938
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.88万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-09-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT ABSTRACT/SUMMARY In 2017, WHO estimated 71 million people had chronic Hepatitis C Virus (HCV) but 81% of the living patients were unaware of their infection status. In 2016 alone, an estimated 399,000 HCV-related deaths were reported by WHO. CDC estimates that between 2013-2016, around 2.1 million people were infected with HCV within the US and only a fraction of them were diagnosed properly. A rapid and reliable detection of an early-stage HCV would allow quicker intervention and can significantly reduce the risk of death and infection rate. An innovative self-testing diagnostic platform for early detection of HCV RNA using engineered type V and VI CRISPR/Cas systems can be created. Type V and VI CRISPR/Cas systems when bound with their specific target nucleic acid sequence, activate a secondary collateral nuclease activity that can rapidly cleave single-stranded nucleic acids in a non-specific multiple turnover manner. By detecting the collateral activity of CRISPR/Cas systems using a FRET-based reporter, up to 10 nM of target sequence has been fluorescently detected by Doudna and Zhang labs. By pre-amplifying a target using a reverse transcriptase and/or isothermal DNA amplification, single molecule detection of RNA or DNA has been achieved with concentrations as low as 2 aM. In preliminary unpublished work, engineered CRISPR RNA (crRNA) for CRISPR/Cas12a were discovered to amplify this further and achieved up to > 400,000-fold improved sensitivity with the limit of detection of 25 fM of PCA3 dsDNA in 6 hours, 700 fM of HIV ssDNA in 30 minutes, and 290 fM HCV ssDNA in 30 minutes without requiring target pre- amplification. Additional modifications on the CRISPR RNA improved the specificity of detection discriminating single point mutants. Based on the preliminary data, there are following specific goals. 1) To enhance sensitivity and specificity of CRISPR/Cas systems by applying novel engineering rules to different orthologs of CRISPR/Cas12a, CRISPR/Cas13a, and CRISPR/Cas14a systems that can identify known viral RNA copies with a sensitivity of 100 copies of RNA in 1 mL of blood. 2) To develop a paper-based device for colorimetric detection of a HCV target by naked eye at 100 target copies/mL concentration. 3) To perform a pilot study with the optimized device for validating HCV detection in clinical blood samples from healthy, high-risk, infected and treated patients with 95% accuracy. This integrated approach will have all the components as defined by the ASSURED (Affordable, Sensitive, Specific, User-friendly, Rapid and robust, Equipment-free and Deliverable to end-users) criteria by WHO. The development of this rapid diagnostic platform would allow quicker treatment, reduce outbreak and faster response from patients. In future, this approach would enable detection of co-infections including TB, HPV, and HIV, and HBV that are the major causes of death in HCV-infected populations.
项目摘要/摘要 2017年,估计有7100万人患有慢性丙型肝炎病毒(HCV),但有81%的活着患者 不知道他们的感染状况。仅在2016年,WHO估计有399,000例HCV相关的死亡。 疾病预防控制中心估计,在2013 - 2016年之间,美国大约有210万人感染了HCV,只有一个 其中的一部分被正确诊断。快速可靠的对早期HCV的检测将允许更快 干预,可以大大降低死亡和感染率的风险。创新的自我测试诊断平台 为了尽早使用工程化的VI类和VI CRISPR/CAS系统来早日检测HCV RNA。 V类和VI CRISPR/CAS系统与其特定靶核酸序列结合时,激活二次副核酸酶 可以以非特异性的多重周转方式快速裂解单链核酸的活性。通过检测 使用基于FRET的记者使用CRISPR/CAS系统的抵押活动,最多10 nm的目标序列一直是 Doudna和Zhang Labs检测到荧光。通过使用逆转录酶和/或等温度预省点目标 DNA扩增,浓度低至2 AM的RNA或DNA的单分子检测。在 发现了crispr/cas12a的初步未发表的工作,工程化的CRRNA RNA(CRRNA)来扩大这一点 进一步并实现了> 400,000倍的提高灵敏度,在6中检测25 fm的PCA3 dsDNA的限制 小时,在30分钟内,在30分钟内,HIV ssDNA的700 FM,在30分钟内290 FM HCV ssDNA,而无需目标pre- 放大。对CRISPR RNA的其他修改提高了检测单一的特异性 点突变体。 根据初步数据,有以下特定目标。 1)提高灵敏度和特异性 CRISPR/CAS系统通过将新颖的工程规则应用于CRISPR/CAS12A,CRISPR/CAS13A和 CRISPR/CAS14A系统可以鉴定已知的病毒RNA副本,其灵敏度为100份RNA,1 mL 1 ml 血。 2)开发一种基于纸张的设备,用于通过肉眼100份/ml的肉眼来比色检测HCV目标 专注。 3)用优化的设备进行试验研究,以验证临床血液样本中的HCV检测 从健康,高危,感染和治疗的患者中,精度为95%。这种综合方法将拥有所有 由保证的组件(负担得起,敏感,特定,用户友好,快速且健壮,无设备 以及最终用户的交付)标准。这个快速诊断平台的开发将允许更快 治疗,减少患者的爆发和更快的反应。将来,这种方法将能够检测共同感染 包括TB,HPV和HIV和HBV,是HCV感染人群中死亡的主要原因。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Clinical validation of engineered CRISPR/Cas12a for rapid SARS-CoV-2 detection.
  • DOI:
    10.1038/s43856-021-00066-4
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Nguyen, Long T;Rananaware, Santosh R;Pizzano, Brianna L M;Stone, Brandon T;Jain, Piyush K
  • 通讯作者:
    Jain, Piyush K
A thermostable Cas12b from Brevibacillus leverages one-pot discrimination of SARS-CoV-2 variants of concern.
  • DOI:
    10.1016/j.ebiom.2022.103926
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Nguyen LT;Macaluso NC;Pizzano BLM;Cash MN;Spacek J;Karasek J;Miller MR;Lednicky JA;Dinglasan RR;Salemi M;Jain PK
  • 通讯作者:
    Jain PK
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

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