武大研发核酸检测新方法，仅 20 分钟便能完成检测，这种检测的优劣势是什么，对疫情防控起到哪些作用？ 第1页

简单来说就四个字——又快又准。

研究论文已经发表在Nature Biomedical Engineering上，感兴趣的可以看下原文，不过论文偏专业一些，最好是对生物技术有一定了解，比如RT-qPCR和CRISPR。

说一下这项研究的要点。

1. 目前新冠病毒的检测主要有两类，一类是核酸检测（如RT-qPCR，新冠病毒检测金标准），另一类是快速抗原检测。

前者的优势是准确度高，还可以估测病毒载量（Ct值），劣势是依赖于实验室专业设备和医护人员操作，并且检测时间通常要6小时以上；后者的优势是可以自行在家操作、10~15分钟出结果，劣势是准确度低（JAMA在3.18也发了一项研究分析快速抗原检测的准确度问题，感兴趣的朋友可以去看下 doi:10.1001/jamanetworkopen.2022.3073）。

2. RT-qPCR的原理是，先将病毒的RNA逆转录为DNA，再依此通过PCR进行扩增，扩增就是DNA双链经历热变性（解链）、退火、延伸这样的组合，然后不断循环将DNA进行指数级放大。通过这个方法可以检测到非常微量的病毒核酸，核酸靶标的起始拷贝数越高，观察到荧光显着增加也越早。

但RT-qPCR的缺点是，这些循环需要花费数小时的时间，目前也有一些时间缩短的核酸检测（等温扩增），比如雅培的 ID NOW新冠病毒检测，能够在13分钟内出结果，但是ID NOW的缺点是准确度有限，有研究表明有超过三分之一的RT-qPCR检测阳性样本在ID NOW检测下呈阴性（纽约大学预印本研究，但是雅培也质疑纽大的研究方法有问题）。

3. 无论如何，高灵敏度及快速出结果的检测方式都是至关重要的，这也是武大这项研究的初衷。武大采取的是方法基于CRISPR Cas12a技术，武大将其命名为sPAMC（suboptimal PAM (protospacer adjacent motifs) of Cas12a-based），也就是使用次优PAM基序。

CRISPR/Cas系统是原核生物基因组内的一段重复序列，可以理解为细菌的一种免疫机制，用于识别外来DNA。由于其精确的靶向功能，CRISPR/Cas被开发成一种高效的基因编辑工具。

实际上CRISPR/Cas9的基因编辑技术在几年前就非常火了，麻省理工的张峰和加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna在这个领域做出了重大贡献，这两位大神的各种合（si）作（bi）也是学术界的一段佳话，最终张峰赢了专利，输了诺奖，诺奖被Doudna拿了（2020年化学奖）。

而在新冠疫情爆发后，张峰发明的SHERLOCK（没错就是福尔摩斯，基于CRISPR-Cas13） 和Doudna发明的DETECTR （基于CRISPR-Cas12a）也被用于新冠病毒检测，但是这种方法的缺点在于灵敏度远于RT-qPCR。

而武大研究的核心在于，研究人员发现在一步法CRISPR检测中，Cas12a的等温扩增和切割在同一试管中同时发生，于是他们设计了一种新的crRNA，靶向上面提到的次优PAM基序（而非传统的PAM），可以将将反应速度加快2~3倍，减少Cas12a序列的损耗。

4. 研究结果表明，sPAMC具有很高的灵敏度和特异性。在204份新冠感染者的咽拭子标本（rt-qPCR检测Ct值18.1-35.8）中，sPAMC检测的灵敏度为94.2%，特异性为100%。

灵敏度方面，试验中作为对比的是MIT张峰团队发明的STOPCovid.v1检测技术（就是上面提到的SHERLOCK的改良版），STOPCovid无法检测出Ct值高于31.0的样本，导致灵敏度为78.8%；而武大的sPAMC能够检测出Ct值低至35.8的样本，这也意味着，在对一些病毒载量很低的感染初期患者，sPAMC有更大的几率可以检测出来。而在特异性方面，武大研究人员测试了几种常见的人类冠状病毒，都没有出现交叉反应。