SARS-CoV-2病毒的快速可现场部署检测制造技术

本公开内容涉及使用与SARS

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】SARS
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2病毒的快速可现场部署检测
[0001]优先权申请
[0002]本申请要求美国临时申请序列号62/991,827(2020年3月19日提交)、63/057,082(2020年7月27日提交)、62/706,488(2020年8月19日提交)、63/081,168(2020年9月21日提交)和63/158,297(2021年3月8日提交)的提交日期的优先权权益，所述申请的内容通过引用整体明确地并入本文。
[0003]通过引用序列表并入
[0004]序列表作为2021年3月17日创建的文本文件"2125540.txt"随文提供，并且其大小为204,800字节。该文本文件的内容通过引用整体并入本文。
[0005]政府资助
[0006]本专利技术是在国立卫生研究院授予的AI140465和AI143401的政府支持下进行的。政府对本专利技术拥有某些权利。

技术介绍

[0007]高感染性冠状病毒(官方称为SARS
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2，其导致COVID
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19疾病)的检测对于靶向需要医学援助的位置至关重要。例如，截止2020年3月中旬，疾病控制和预防中心(Center for Disease Control and Prevention)(CDC)和美国公共卫生实验室只进行了大约17,000次针对其检测的测试。截止2020年9月并且甚至2021年3月，COVID
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19感染数量仍在增加，并且COVID
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19在美国没有得到控制。
[0008]虽然无症状个体占确诊感染者的42％之多(Lavezzo et al.,2020)，但这样的无症状个体仍然可以传播SARS
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2感染。COVID
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19在症状明显之前也会传播。因此，通过体温检查筛查症状未能可靠地鉴定感染个体或遏制大流行。
[0009]另外，新的SARS
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2变体和突变正在产生，并且一些不仅更具感染性，而且还可提高死亡或严重疾病的风险。例如，研究人员鉴定出了SARS
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2的至少14种毒株。
[0010]最近的病毒动态建模表明，需要频繁的测试与快速的结果周转时间(turn
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around times for result)，才能使COVID
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19的传播得到控制(Larremore et al.,2020)。目前，通过PCR检测病毒RNA是SARS
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2诊断的金标准，但该方法需要进入实验室，并且周转时间长达数天。它当然不能在关键的社区聚集点(例如机场、疗养院或学校)提供及时的结果。迫切需要开发新的技术，以快速、便于操纵的检测SARS
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2RNA。如果不解决这一需求，将推迟对当前疫情爆发的有效遏制，并提高人与人之间的传播在美国指数增加的机会，夺去成千上万美国公民的生命，尤其是老年人和具有预先存在的医学病症的那些人(Young et al.(2020年3月)；Wang et al.(2020年2月)；Wu et al.(2020年2月))。
[0011]因此，需要更快速且更有效的测试程序来鉴定出感染SARS
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2的那些。
[0012]专利技术概述
[0013]本文中描述了用于检测和定量SARS
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2的方法、组合物和装置，其比目前可用的方法和装置更快且更容易地在现场部署。另外，这些方法、组合物和装置可以同样容易地检测和区分SARS
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2的突变体和变体。
[0014]本文中描述的方法可以包括：(a)将怀疑含有SARS
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2RNA的样品与Cas13蛋白、至少一种CRISPR指导RNA(crRNA)和报道RNA孵育足以形成一种或更多种报道RNA切割产物的一段时间；以及(b)用检测器检测报道RNA切割产物的水平。在一些情况下，在检测步骤之前，不对SARS
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2RNA和/或报道RNA切割产物进行逆转录。这样的方法可用于检测样品是否含有SARS
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2RNA的一个或更多个拷贝。所述方法也可用于检测是否存在SARS
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2感染。此外，本文中所述的方法和组合物还可以很容易地确定样品中是否存在SARS
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2的变体或突变体毒株，以及变体或突变是什么。
[0015]在一些方面中，本公开内容提供了用于定量怀疑含有SARS
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2RNA的样品中的SARS
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2RNA浓度的方法，其包括(a)将样品与Cas13蛋白、至少一种CRISPR指导RNA(crRNA)和至少一种报道RNA孵育足以形成一种或更多种报道RNA切割产物的一段时间；以及(b)用检测器分析报道RNA切割产物的量或浓度。在一些情况下，在检测步骤之前，不对SARS
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2RNA和/或报道RNA切割产物进行逆转录。
[0016]可以使用单一类型的报道RNA。报道RNA可以被配置成使得在切割时发生可检测的信号。例如，报道RNA可以在一个位置(例如一端)具有荧光团，并在另一个位置(例如另一端)具有猝灭剂。在另一个实例中，报道RNA可以具有电化学部分(例如二茂铁或染料)，其在被Cas13蛋白切割时可以提供电子转移到氧化还原探针或换能器。在另一个实例中，报道RNA可以具有染料，使得在报道RNA被切割时，染料就会被换能器检出。在一些情况下，报道RNA的一端可以与固体表面键合。例如，报道RNA可以被配置成在切割时释放信号的悬臂(cantilever)。测定容器或测定材料的表面可以具有用于感测信号释放的检测器。所述信号可以是以下或可以包括以下：光信号(例如荧光或可检测的染料)、电信号、电化学信号、静电信号、空间信号、范德华相互作用信号、水合信号、共振频率偏移信号、或其组合。在一些情况下，可以很方便地将报道RNA附着至固体表面。然而，在另一些情况下，可以通过使用未附着的报道RNA(例如，不与固体表面共价键合)来提高信号。
[0017]在一些情况下，检测器是荧光检测器，任选地是短猝灭
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荧光RNA检测器，或全内反射荧光(Total Internal Reflection Fluorescence，TIRF)检测器。例如，荧光检测器可以检测来自荧光染料的荧光，例如Alexa430、STAR 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于诊断SARS
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2感染的存在或不存在的方法，其包括：(a)将怀疑含有SARS
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2 RNA的样品与一种或更多种Cas13蛋白、至少一种CRISPR指导RNA(crRNA)和至少一种报道RNA孵育足以形成至少一种RNA切割产物的一段时间；以及(b)用检测器检测报道RNA切割产物。2.权利要求1所述的方法，其中所述至少一种CRISPR指导RNA(crRNA)与野生型SARS
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2 RNA结合。3.权利要求1所述的方法，其中所述至少一种CRISPR指导RNA(crRNA)与变体或突变体SARS
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2 RNA结合。4.权利要求1所述的方法，其中所述至少一种CRISPR指导RNA(crRNA)具有与SEQ ID NO：1至35、58至146、或147中任一者具有至少95％序列同一性的序列区段。5.权利要求1所述的方法，其中至少一种所述CRISPR指导RNA(crRNA)具有以下序列中之一：SEQ ID NO：1至35、58至146、或147。6.权利要求1所述的方法，其中所述至少一种CRISPR指导RNA(crRNA)是至少两种、或至少三种、或至少八种CRISPR指导RNA(crRNA)。7.权利要求1所述的方法，其中在将所述怀疑含有SARS
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2RNA的样品与所述Cas13蛋白、所述至少一种CRISPR指导RNA(crRNA)和所述报道RNA孵育之前，使所述Cas13蛋白与所述至少CRISPR指导RNA(crRNA)复合。8.权利要求1所述的方法，其中一种或更多种所述Cas13蛋白是Cas13a或Cas13b蛋白。9.权利要求1所述的方法，其中一种或更多种所述Cas13蛋白具有与SEQ ID NO：36至48中任一者具有至少95％序列同一性的蛋白质序列。10.权利要求1所述的方法，其中一种或更多种所述Cas13蛋白具有SEQ ID NO：36至48中任一者。11.权利要求1所述的方法，其中一种或更多种所述Cas13蛋白具有与SEQ ID NO：43具有至少95％序列同一性的序列，其中所述Cas13蛋白在第436位具有赖氨酸。12.权利要求1所述的方法，其中所述Cas13蛋白具有SEQ ID NO：43。13.权利要求1所述的方法，其中怀疑含有RNA的样品是唾液、痰、黏液、鼻咽物质、血液、血清、血浆、尿、抽吸物、活检组织、或其组合。14.权利要求1所述的方法，其中怀疑含有RNA的样品是裂解的生物样品。15.权利要求1所述的方法，其中所述报道RNA的切割产生光信号、电信号、电化学信号、静电信号、空间信号、范德华相互作用信号、水合信号、共振频率偏移信号、或其组合。16.权利要求1所述的方法，其中所述报道RNA报道子包含至少一种荧光团和至少一种荧光猝灭剂。17.权利要求16所述的方法，其中所述至少一种荧光团是Alexa 430、STAR 520、Brilliant Violet 510、Brilliant Violet 605、Brilliant Violet 610、或其组合。18.权利要求1所述的方法，其中所述检测器包含光检测器、荧光检测器、滤色器、电检测器、电化学信号检测器、静电信号检测器、空间信号检测器、范德华相互作用信号检测器、水合信号检测器、共振频率偏移信号检测器、或其组合。19.权利要求1所述的方法，其中当来自所述报道RNA切割产物的信号与对照测定信号可区分开时，则检出SARS
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2 RNA。
20.权利要求19所述的方法，其中所述对照测定不包含SARS
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2病毒RNA。21.方法，其包括治疗通过权利要求1所述的方法检出为具有SARS
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2 RNA的对象。22.权利要求21所述的方法，其中治疗包括向所述对象施用抗病毒治疗、抗逆转录病毒治疗、呼吸支持、类固醇、血浆输入、抗SARS
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2抗体、或其组合。23.试剂盒，其包含含有以下的包装：至少一种Cas13蛋白、至少一种SARS
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2特异性CRISPR指导RNA(crRNA)、至少一种报道RNA和用于检测和/或定量样品中SARS
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2 RNA的说明书。24.权利要求23所述的试剂盒，其中所述至少一种CRISPR指导RNA(crRNA)具有与SEQ ID NO：1至35、58至146、或147中任一者具有至少95％序列同一性的序列。25.权利要求23所述的试剂盒，其中至少一种所述CRISPR指导RNA(crRNA)具有SEQ ID NO：1至35、58至146、或147的序列。26.权利要求23所述的试剂盒，其中所述至少一种CRISPR指导RNA(crRNA)是至少两种、或至少三种、或至少八种CRISPR指导RNA(crRNA)。27.权利要求23所述的试剂盒，其中所述Cas13蛋白与所述至少CRISPR指导RNA(crRNA)复合。28.权利要求23所述的试剂盒，其中所述Cas13蛋白是Cas13a或Cas13b蛋白。29.权利要求23所述的试剂盒，其中至少所述Cas13蛋白具有与SEQ ID NO：36至48中任一者具有至少95％序列同一性的蛋白质序列。30.权利要求23所述的试剂盒，其中至少一种所述Cas13蛋白具有与SEQ ID NO：43具有至少95％序列同一性的序列，其中所述Cas13蛋白在第436位具有赖氨酸。31.权利要求23所述的试剂盒，其中至少一种所述Cas13蛋白具有以下蛋白质序列中之一：SEQ ID NO：36至48。32.权利要求23所述的试剂盒，其中所述报道RNA报道子包含至少一种荧光团和至少一种荧光猝灭剂。33.权利要求23所述的试剂盒，其中所述至少一种荧光团是Alexa 430、STAR 520、Brilliant Violet 510、Brilliant Violet 605、Brilliant Violet 610、或其组合。34.权利要求23所述的试剂盒，其还包含样品室、测定混合物反应室、或其组合。35.权利要求23所述的试剂盒，其还包含检测器。36.用于检测和/或定量样品中SARS
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2 RNA的系统，所述系统包含：信号产生系统，其使用第一频率的信号来激发所述样品；摄像系统，其检测所述样品中的荧光；以及处理电路，其基于所述荧光检测所述样品中的SARS
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2 RNA。37.权利要求36所述的系统，其还包含至少一种具有与SEQ ID NO：1至35、58至146、或147中任一者包含至少95％序列同一性的序列的CRISPR指导RNA(crRNA)。38.权利要求36所述的系统，其还包含至少一种包含以下序列中之一的CRISPR指导RNA(crRNA)：SEQ ID NO：1...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅拉妮，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：