基于Cas12a靶向核酸检测的脊髓性肌萎缩症携带者筛查与诊断新技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81902150
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2605.分子生物学检验
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Spinal muscular atrophy (SMA) is the most common fatal genetic disease in infants, and more than 95% of patients with SMA have homozygous deletion of exon 7 of the survival motor neuron (SMN1) gene. The carrier rate is approximately 1 in 42 in China. Population screening is an effective approach for prevention and control of hereditary diseases. However, current SMA detection methods are laborious operation, high cost and long turnover time, which seriously hinder the population screening of SMA. The latest researches showed that RNA-guided DNA binding unleashes indiscriminate single-stranded DNA (ssDNA) cleavage activity by CRISPR/Cas12a, which achieved attomolar sensitivity and specificity for DNA detection. In this study, we propose to use the property of Cas12a to develop a rapid, accurate, simple and low-cost technology of SMN1 exon 7 copy number quantitative detection by designing and constructing the targeting crRNA, in combination with Recombinase Polymerase Amplification technology. Meanwhile, A visualized Paper-test system will be developed for SMA diagnosis via a targeted qualitive detection of SMN1 exon 7 using Colloidal gold-based immunochromatographic assay. This strategy of SMA mutation hotspot detection with Cas12a is expected to break through the bottleneck of SMA screening and strengthen prevention and control capability of SMA at the current stage, reducing the risk of birth defects and child mortality.
脊髓性肌萎缩症(SMA)是婴幼儿期最常见的致死性遗传病,95%以上的SMA患者由SMN1基因7号外显子纯合缺失所致,在我国人群携带率高达1/42。群体筛查是遗传病防控的有效手段,然而目前针对SMA的检测方法操作繁琐、成本高、检测周期长等严重阻碍群体筛查的开展。最新研究发现CRISPR/Cas12a能特异地识别切割靶核酸分子并产生附带切割活性,利用该特性可进行高敏感和高特异性的核酸分子检测。本研究将利用Cas12a的附带切割活性,设计构建靶向SMN1基因7号外显子的crRNA,联合RPA技术,建立快速准确、简便廉价的SMN1基因7号外显子拷贝数定量检测技术体系。通过结合胶体金免疫层析试纸条,进一步开发出可视化的SMN1基因7号外显子试纸条定性检测技术。这种基于Cas12a靶向检测SMA热点突变的策略可望突破现阶段SMA筛查的瓶颈,从而提高对SMA的防控能力、降低出生缺陷与儿童死亡率。

结项摘要

脊髓性肌萎缩症(SMA)是婴幼儿期最常见的致死性遗传病,95%以上的SMA患者由SMN1基因7号外显子纯合缺失所致,在我国人群携带率高达1/42。群体筛查是遗传病防控的有效手段,然而目前针对SMA的检测方法操作繁琐、成本高、检测周期长等严重阻碍群体筛查的开展。CRISPR/Cas12a能特异地识别切割靶核酸分子并产生附带切割活性,利用该特性可进行高敏感和高特异性的核酸分子检测。为此,本研究利用Cas12a的附带切割活性,通过设计构建靶向SMN1基因7号外显子的crRNA,联合RPA技术与胶体金免疫层析试纸条,开发出了可视化的SMN1基因7号外显子试纸条定性检测技术,经临床样本验证,显示Cas12a-试纸条定性检测敏感性和特异性均达100%,从样本采集到读取检测结果的全过程可在1.5h内完成。且该方法可用于MPNs检测。SMA-Cas12a具备定量检测能力,可区分低至2倍的拷贝数差异,能有效却分正常人、携带者与SMA病人,可用于SMA携带者筛查。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Full-Length Dystrophin Restoration via Targeted Exon Addition in DMD-Patient Specific iPSCs and Cardiomyocytes.
通过在 DMD 患者特异性 iPSC 和心肌细胞中定向添加外显子来恢复全长肌营养不良蛋白
  • DOI:
    10.3390/ijms23169176
  • 发表时间:
    2022-08-16
  • 期刊:
    International journal of molecular sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
  • 通讯作者:
Cas14a1-Mediated Nucleic Acid Diagnostics for Spinal Muscular Atrophy.
Cas14a1 介导的脊髓性肌萎缩症核酸诊断
  • DOI:
    10.3390/bios12050268
  • 发表时间:
    2022-04-23
  • 期刊:
    Biosensors
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
  • 通讯作者:
An Episomal CRISPR/Cas12a System for Mediating Efficient Gene Editing.
用于介导高效基因编辑的游离 CRISPR/Cas12a 系统。
  • DOI:
    10.3390/life11111262
  • 发表时间:
    2021-11-18
  • 期刊:
    Life (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Duan N;Tang S;Zeng B;Hu Z;Hu Q;Wu L;Zhou M;Liang D
  • 通讯作者:
    Liang D
Targeted-Deletion of a Tiny Sequence via Prime Editing to Restore SMN Expression.
通过 Prime 编辑定向删除微小序列以恢复 SMN 表达
  • DOI:
    10.3390/ijms23147941
  • 发表时间:
    2022-07-19
  • 期刊:
    International journal of molecular sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
  • 通讯作者:
CRISPR/Cas12a-Based Ultrasensitive and Rapid Detection of JAK2 V617F Somatic Mutation in Myeloproliferative Neoplasms.
基于 CRISPR/Cas12a 的超灵敏快速检测骨髓增生性肿瘤中 JAK2 V617F 体细胞突变
  • DOI:
    10.3390/bios11080247
  • 发表时间:
    2021-07-24
  • 期刊:
    Biosensors
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen M;Zhang C;Hu Z;Li Z;Li M;Wu L;Zhou M;Liang D
  • 通讯作者:
    Liang D

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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