אנו מציגים פרוטוקול המשלב הגברה של רקומבינאז פולימראז עם מערכת CRISPR/Cas12a לאיתור עקבות של נגיפי DNA ובונים מיקרוסקופ סמארטפון נייד עם סיווג בעזרת בינה מלאכותית לזיהוי נגיפי DNA נקודתיים.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
אנו מציגים פרוטוקול המשלב הגברה של רקומבינאז פולימראז עם מערכת CRISPR/Cas12a לאיתור עקבות של נגיפי DNA ובונים מיקרוסקופ סמארטפון נייד עם סיווג בעזרת בינה מלאכותית לזיהוי נגיפי DNA נקודתיים.
אנו מדווחים על מערכת זיהוי נגיפי DNA מהירה, קלה ליישום, רגישה מאוד, ספציפית לרצף ונקודת טיפול (POC), המשלבת הגברה של רקומבינאז פולימראז (RPA) ומערכת CRISPR/Cas12a לאיתור עקבות של נגיפי DNA. דנ"א המטרה מוגבר ומזוהה על ידי RPA ו-CRISPR/Cas12a בנפרד, מה שמפעיל את פעילות המחשוף ההיקפי של Cas12a שחותכת כתב DNA עם תווית פלואורופורית ומכלילה פלואורסצנטיות. לזיהוי POC, מיקרוסקופ סמארטפון נייד בנוי לצלם תמונות פלואורסצנטיות. חוץ מזה, מודלים של למידה עמוקה לסיווג בינארי של דגימות חיוביות או שליליות, להשגת דיוק גבוה, נפרסים בתוך המערכת. וירוס צפרדע 3 (FV3, סוג Ranavirus, משפחה Iridoviridae) נבדק כדוגמה למערכת זיהוי POC זו של נגיף DNA, וגבולות הזיהוי (LoD) יכולים להשיג 10 aM תוך 40 דקות. ללא מפעילים מיומנים ומכשירים מגושמים, הסיווג הנייד והזעיר בסיוע RPA-CRISPR/Cas12a-SPM עם בינה מלאכותית (AI) מראה פוטנציאל גדול לזיהוי וירוסי POC DNA ויכול לסייע במניעת התפשטות וירוסים כאלה.
בשנים האחרונות, מגיפות של מחלות זיהומיות הנגרמות על ידי וירוסים שונים התרחשו לעתים קרובות, כולל מגיפת נגיף האבולה (EVD) בשנת 20141 ו 20182, תסמונת הנשימה במזרח התיכון (MERS) בשנת 20153, מגיפת מחלת נגיף זיקה בשנת 20154, מחלת נגיף הקורונה 2019 (COVID-19) הנגרמת על ידי תסמונת נשימה חריפה חמורה קורונה 2 (SARS-CoV-2)5 ואבעבועות הקוף המתמשכת הנגרמת על ידי נגיף אבעבועות הקוף (MKPV) בשנת 20226. התפרצויות פתאומיות אלה של מחלות זיהומיות מגיפות גורמות למספר רב של מקרי מוות ומביאות להפסדים כלכליים עצומים ותסיסה חברתית. נדרשת בדחיפות מערכת זיהוי מהירה ומדויקת כדי לאבחן במהירות את הזיהום ולמנוע את המשך התפשטות הנגיף.
לאחרונה, חלבונים פלינדרומיים קצרים מקובצים במרווחים קבועים (CRISPR) וחלבונים הקשורים לקריספר (Cas) זכו לתשומת לב עולמית והראו תוצאות מבטיחות בזיהוי חומצות גרעין 7,8,9,10,11,12,13,14,15 . חלבון CRISPR/Cas12a, מונחה על ידי CRISPR RNA (crRNA), נקשר לדנ"א המטרה וקורע אותו. פעילות זו מובילה לשחרור DNA חד-גדילי לא ספציפי (ssDNA), המכונה trans-cleavage, וניתן להשתמש בה כדי לשפר את אות הזיהוי לזיהוי חומצות גרעין. כמה שיטות זיהוי מסורתיות כמו תגובת שרשרת פולימראז (PCR), PCR כמותי בזמן אמת (qPCR) ובדיקת אימונוסורבנט מקושרת אנזים (ELISA) הן מסובכות, גוזלות זמן ויקרות לזיהוי נקודת טיפול (POC). בעבודתנו הקודמת פיתחנו בהצלחה מערכת זיהוי אוטומטית, משולבת וחסכונית לנגיף קדחת החזירים האפריקנית (ASFV) המבוססת על טכנולוגיית CRISPR/Cas12a. במערכת זו השגנו מגבלת זיהוי של 1 pM בתוך מסגרת זמן של שעתיים ללא צורך בהגברה. מערכת CRISPR/Cas12a והגברה של רקומבינאז פולימראז (RPA) משולבות כדי לשפר את הרגישות והספציפיות לזיהוי עקבות DNA. בהשוואה לטכניקות הגברה איזותרמיות אחרות, RPA הוא פשוט בעיצוב ונוח לתפעול מכיוון שיש לו זמן תגובה קצר יותר ללא ציוד בקרת טמפרטורה מתוחכם.
לזיהוי POC של פתוגנים, מכשירים כגון מיקרוסקופ סמארטפון (SPM), פלואורימטר כף יד או פסי זרימה רוחביים מפותחים עבור קריאות התוצאות 16,17,18. SPM לוכד תמונות באמצעות מצלמה ומעלה אותן ליישומים ניידים מסוימים לצורך ניתוח נתונים מהיר. מיקרוסקופיה כזו מייצרת מערכת קליטת אותות ניידת, זולה וממוזערת עם רגישות גבוהה והראתה יתרונות באיתור פתוגנים כגון H5N1, נגיף זיקה ו- SARS-CoV-219,20. לכן, אנו בונים SPM נייד כדי לתפוס את אותות הפלואורסצנטיות המופעלים על ידי זיהוי RPA-CRISPR/Cas12a של נגיף ה- DNA המטרה. גשושית כתב ssDNA המקשרת בין פלואורופור ומרווה תיבקע כאשר CRISPR/Cas12a יזהה את נגיף ה- DNA המטרה, והפלואורסצנטיות הנפלטת מהפלואורופור יכולה להילכד על ידי SPM.
בהשוואה לתוכנה המקצועית המשמשת בדרך כלל להשגת מידע התוצאות מתמונות הפלואורסצנטיות מ- SPM21, חלק מהמומחים משתמשים בלמידת מכונה ובלמידה עמוקה כדי לכמת את ריכוזי ה- DNA של הנגיף לאחר השגת תמונות פלואורסצנטיות22, דבר הגוזל זמן רב יותר. כשמדובר בסיווג תמונות רפואיות, רשתות עצביות קונבנציונליות (CNN) משמשות לעתים קרובות כדי ללמוד תכונות מהתמונות המפוקסלות הגולמיות באופן מקצה לקצה 23,24,25,26. מודלים פופולריים מבוססי למידה עמוקה מבוססי CNN כמו AlexNet, DenseNet-121 ו- EfficientNet-B7 יושמו בהצלחה בתחום זה27,28. עם זאת, השגת מערכי נתונים גדולים בתחומים ספציפיים יכולה להיות מאתגרת, ומחייבת למידה העברה29,30. גישה זו מאמנת מראש מודל למידה עמוקה עם מערך נתונים גדול, והמודל שהוכשר מראש משמש כנקודת התחלה למשימה חדשה עם מערך נתונים קטן. טכניקה זו יכולה להפחית את הצורך במערכי נתונים גדולים, להילחם בהתאמת יתר ולהפחית את זמן האימון31. כאן, אנו משתמשים במודלים של למידה עמוקה עם למידת העברה לסיווג בינארי של תמונות פלואורסצנטיות של הדגימות החיוביות והשליליות.
בשיטה זו אנו משלבים RPA ומערכת CRISPR/Cas12a לאיתור עקבות של נגיפי DNA. דנ"א המטרה מוגבר ומזוהה על ידי RPA ו-CRISPR/Cas12a בנפרד, מה שמפעיל את פעילות המחשוף ההיקפי של Cas12a שחותכת כתב DNA עם תווית פלואורופורית ומכלילה פלואורסצנטיות. אנו בונים SPM נייד כדי לצלם את התמונות הפלואורסצנטיות לזיהוי POC ולפתח מודלים של למידה עמוקה לסיווג בינארי. הסכימה של מערכת זיהוי POC הבנויה מוצגת באיור 1. ללא מפעילים מיומנים ומכשירים מגושמים, הסיווג בסיוע RPA-CRISPR/Cas12a-SPM עם בינה מלאכותית (AI) מראה פוטנציאל גדול לזיהוי וירוסי DNA POC.

איור 1: הסכימה של מערכת זיהוי RPA-CRISPR/Cas12-SPM יחד עם סיווג AI עבור תמונות שנאספו. חומצות הגרעין של דגימות שמקורן בבעלי חיים משוחררות על ידי PINDBK. דנ"א המטרה של הנגיף מוגבר ומזוהה באופן ספציפי על ידי מערכת RPA-CRISPR/Cas12a. קשרי CRISPR/Cas12a עם crRNA וקשרים מורכבים Cas12a-crRNA עם DNA מטרה, מה שמפעיל את הפיצול הבטחוני של CRISPR/Cas12a על גשושיות כתב ssDNA. הפלואורופור על הכתב משתחרר, והפלואורסצנטיות מזוהה על ידי קורא לוחות ממוסחר או SPM שאנו בונים. שלושה מודלים שונים של למידה עמוקה, כולל AlexNet, DenseNet-121 ו- EfficientNet-B7 עם למידת העברה, משמשים לסיווג תמונות הפלואורסצנטיות. נעשה שימוש חוזר בנתון זה באישור Lei et al.35. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
1. עיבוד דגימות
| שם | רצף | ||
| מק"פ FV3 | NTS: 5 '... gtaacccggctttcGGGCAGCAGTTTCGGTCGGCGTtcccaggtcg... 3' (240 bp) | ||
| TS: 5 '... ccgacctgggaACGCCGACCGAAACTGCTGCCCtgctgcccgaaagc... 3' (240 bp) | |||
| ISKNV MCP | NTS: 5 '... ggccatgccaatttTGGGCAGGAGTTTAGTGTGACGgtggcgaggg... 3' (231 כ"ס) | ||
| TS: 5 '... ccctcgccaccgtcACACTAAACTCCTGCCCAAAATtggcatggcc... 3' (231 כ"ס) | |||
טבלה 1: רצף היעד שנבחר בשיטה זו.
2. תגובת RPA
| שם | רצף |
| פריימר RPA F | ATGTCTTCTGTAACTGGTTCAGGTATCACA |
| פריימר RPA R | GGCGTTGAGGATGTAATCCCCCGACCTGGG |
טבלה 2: פריימרים של RPA המשמשים בשיטה זו.
| רכיב | ריכוז מקורי | תוספת |
| PEG 20,000 | - | 114 מ"ג |
| ATP | 100 מ"מ | 125 מיקרוליטר |
| dNTPs | 25 מ"מ | 48 μL |
| Tris-HCl | 1 מטר | 125 מיקרוליטר |
| DTT | 1 מטר | 125 מיקרוליטר |
| פוספוקריאטין | 1 מטר | 250 מיקרוליטר |
| קריאטין קינאז | 10 מיקרוגרם/μL | 50 מיקרוליטר |
| ddH2O | - | 277 מיקרוליטר |
| נפח כולל | - | 1 מ"ל |
טבלה 3: הרכב מאגר תגובת RPA 5x (pH 7.5).
| רכיב | ריכוז מקורי | תוספת |
| 5x מאגר תגובת RPA | - | 10 מיקרוליטר |
| חלבון UvsX | 5 מ"ג/מ"ל | 2.6 מיקרוליטר |
| חלבון UvsY | 5 מ"ג/מ"ל | 0.9 מיקרוליטר |
| חלבון GP32 | 5 מ"ג/מ"ל | 2.54 מיקרוליטר |
| חלבון Bsu | 5 מ"ג/מ"ל | 0.88 מיקרוליטר |
| פריימר קדימה | 100 מיקרומטר | 0.25 מיקרוליטר |
| פריימר הפוך | 100 מיקרומטר | 0.25 מיקרוליטר |
| ddH2O | - | 24.58 מיקרוליטר |
| יעד | - | 1 μL |
| *MgCl2 | 100 מ"מ | 7 מיקרוליטר |
| נפח כולל | 50 מיקרוליטר | |
| *יש להוסיף MgCl2 באופן אחרון כדי להתחיל את תגובת ה-RPA. | ||
טבלה 4: הרכב תגובת ה-RPA.
3. זיהוי CRISPR/Cas12a ללא SPM
| שם | רצף | |
| LbCas12a crRNA עבור FV3 | uaauuucuacuaaguguagauGGGCAGCAGTTTTCGGTCGGCGT | |
| כתב ssDNA | /5טמרה/TTATT/3BHQ2 | |
טבלה 5: רצפים של CRISPR/Cas12a crRNA וכתב ssDNA המשמשים בשיטה זו.
| רכיב | ריכוז מקורי | תוספת |
| NEBuffer r2.1 | - | 10 מיקרוליטר |
| Lba Cas12a (Cpf1) | 10 מיקרומטר | 0.5 מיקרוליטר |
| crRNA | 10 מיקרומטר | 0.625 מיקרוליטר |
| המתן לפחות 5 דקות כדי לאפשר לקומפלקס LbCas12a/crRNA להשתלב. | ||
| כתב DNA | 100 מיקרומטר | 0.5 מיקרוליטר |
| ddH2O | - | 87.375 מיקרוליטר |
| יעד | - | 1 μL |
| נפח כולל | - | 100 מיקרוליטר |
טבלה 6: הרכב תגובת CRISPR/Cas12a.
4. הגדרת SPM

איור 2: המראה הסכמטי והפיזי של התקן SPM המשמש לזיהוי פלואורסצנטי. (A) המראה הפיזי של התקן SPM עבור אוסף תמונות פלואורסצנטיות לאחר תגובת RPA-CRISPR/Cas12a. (B) סכימה של התקן SPM לזיהוי פלואורסצנטיות בהתבסס על תגובת RPA-CRISPR/Cas12a. איור זה שונה (מיקום תמונה וצבע מותאמים) באישור Lei et al.35. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
5. טיפול במגלשת זכוכית לגילוי עם SPM
6. זיהוי CRISPR/Cas12a עם SPM
7. מערך נתונים והגדלת נתונים
8. העברת למידה
שיטה זו מתמקדת במערכת זיהוי מהירה, קלה ליישום, רגישה ביותר ונקודת טיפול (POC) עבור נגיפי DNA. תכנון זוגות פריימרים עבור תגובת RPA ועיצוב crRNA עבור תגובת CRISPR/Cas12a הם שניים מהחלקים החיוניים מכיוון שהם ישפיעו על יעילות תגובת RPA-CRISPR/Cas12a וישפיעו על הזיהוי והסיווג הבאים.
בשיטה זו, FV3 נחשב כדוגמה לזיהוי נגיף DNA. כמה זוגות פריימר RPA עבור FV3 מתוכננים, והיעיל ביותר נבחר ומוודא שהוא מראה יעילות הגברה טובה, אשר ניתן לאשר על ידי הבטחת בהירות וגודל הפסים באמצעות אלקטרופורזה ג'ל של מוצרי RPA כאמור בשלב 2.8. במקביל, תכננו CRNA מסוג CRISPR/Cas12a ובחרנו את היעיל ביותר בהתבסס על האות הפלואורסצנטי החזק יותר המופעל בתגובת CRISPR/Cas12a ללא RPA. הרצף של שלושת הפריימרים קדימה ושלושה אחורה עבור RPA ושלושה crRNA עבור Cas12a מוצגים בטבלה 7. בהתבסס על תוצאות אלקטרופורזה של ג'ל אגרוז המוצגות באיור 3, זוג הפריימריםהשישי נותן יעילות הגברה טובה יותר (F2 ו-R1), אשר נבחרה עבור השיטה. כפי שניתן לראות באיור 4, crRNA-3 הוא היעיל ביותר עבור מחשוף בטחוני, שנבחר בשיטה.
| פריימר RPA F1 | ATGTCTTCTGTAACTGGTTCAGGTATCACAAG | |
| פריימר RPA F2 | ATGTCTTCTGTAACTGGTTCAGGTATCACA | |
| פריימר RPA F3 | TCTTCTGTAACTGGTTCAGGTATCAAGTGGT | |
| פריימר RPA R1 | GGCGTTGAGGATGTAATCCCCCGACCTGGG | |
| פריימר RPA R2 | GGCGTTGAGGATGTAATCCCCCGACCTGGGAA | |
| פריימר RPA R3 | CGTTGAGGATGTAATCCCCCGACCTGGGAACG | |
| LbCas12a crRNA-1 | uaauuucuacuaaguguagauATCGACTTGGCCACTTATGACAA | |
| LbCas12a crRNA-2 | uaauuucuacuaaguguagauTCAAGGAGCACTACCCCGTGGGG | |
| LbCas12a crRNA-3 | uaauuucuacuaaguguagauGGGCAGCAGTTTTCGGTCGGCGT | |
טבלה 7: פריימרים של RPA ורצפי crRNA לאופטימיזציה של תגובה.

איור 3: תוצאות אלקטרופורזה של ג'ל אגרוז להערכת יעילות RPA. תגובות RPA בוצעו באמצעות שילובים שונים של פריימרים באותו מצב עם מטרה מטוהרת של 1 ננומטר. מספר 1 נחשב לשילוב של RPA-F3 ו-RPA-R3, 2 כ-RPA-F3 ו-RPA-R2, 3 כ-RPA-F3 ו-RPA-R1, 4 כ-RPA-F2 ו-RPA-R3, 5 כ-RPA-F2 ו-RPA-R2, 6 כ-RPA-F2 ו-RPA-R1, 7 כ-RPA-F1 ו-RPA-R3, 8 כ-RPA-F1 ו-RPA-R2, 9 כ-RPA-F1 ו-RPA-R2. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: זיהוי מקטעי המטרה FV3 עם שלושה crRNA שונים על-ידי CRISPR/Cas12a. ריכוזי המקטעים המטוהרים שיושמו בגילוי היו בין 10 ננומטר ל-100 pM דנ"א מטרה לעומת 10 ננומטר דנ"א בקרה עם דגירה של 30 דקות. נעשה שימוש חוזר בנתון זה באישור Lei et al.35. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
כדי להפיק את הנתונים באיור 5, יישמנו פריימרים ממוטבים של RPA, crRNA והגדרת SPM. כדי לקבל תחושה טובה יותר של הריכוז בדגימות, הגברנו מקטעי דנ"א של 240 bp של הגן MCP (ראשי תיבות של Major Capsid) מ-FV3 ו-Infectious spleen and kidney necrosis virus (ISKNV, Iridoviridae) כמטרה ובקרה באמצעות ערכת הגברה של PCR, המופעלת עם ההליכים המוצגים בטבלה 8. גודל הדנ"א המוגבר מאושר באמצעות אלקטרופורזה של ג'ל אגרוז, וחילצנו את מטרת ה- dsDNA המטוהר והשליטה מהג'ל. מקטעי הדנ"א המטוהרים מכומתים באמצעות ספקטרופוטומטר NanoDrop 2000.

איור 5: תמונות פלואורסצנטיות של דנ"א מטרה מטוהר ודנ"א בקרה. (A) הבקרה השלילית. (B) דנ"א מטרה מטוהר (100 pM). נעשה שימוש חוזר בנתון זה באישור Lei et al.35. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
| במה | טמפרטורה (°C) | זמן | מחזור(ים) |
| התחלה חמה | 95 | 5 דקות | 1 |
| דנטורציה | 95 | 30 שניות | 35 |
| חישול | 60 | 45 שניות | |
| סיומת | 72 | 30 שניות | |
| סיומת | 72 | 5 דקות | 1 |
| אחסון | 4 | - | - |
טבלה 8: הליך הגברת ה-PCR.
להמחשה בלבד, ערכת נתונים הכוללת 162 תמונות פלואורסצנטיות מתקבלת לאחר ניקוי הנתונים. יש להרחיב את מספר התמונות הפלואורסצנטיות לניתוח נוסף, והכשרנו את מערך הנתונים באמצעות 337 תמונות פלואורסצנטיות לסיווג בינארי ו-398 לסיווג רב-מחלקתי.
השגנו זיהוי תוך כ-40 דקות, כולל 30 דקות להגברת RPA ו-10 דקות לזיהוי LbCas12a לאחר RPA. בעת שימוש במערכת הזיהוי שפותחה עם פריימרים נבחרים של RPA ו-crRNA, עוצמת האות של 10 aM FV3 והבקרה מראה הבדלים משמעותיים, כפי שמוצג באיור משלים 1.
איור משלים 1: הנתונים הסטטיסטיים של עוצמת האות עבור תמונות פלואורסצנטיות שנאספו בתגובות RPA-LbCas12a עם ריכוזים שונים של מקטעים מטוהרים. *: P < 0.05; **: עמ' < 0.01; עמ' < 0.001.: עמ' < 0.0001.: F: FV3, I: ISKNV; A.U.: יחידת ספיגה. נעשה שימוש חוזר בנתון זה באישור Lei et al.35. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.
בשיטה זו, אנו מפתחים מערכת מהירה, קלה ליישום, רגישה מאוד, ספציפית לרצף וזיהוי וירוסי DNA POC בסיוע AI. לאחר קבלת דגימות, RPA מוחל כדי להגביר את רצף המטרה, ולאחר מכן CRISPR/Cas12a יכול לזהות את DNA המטרה ולשחרר פלואורסצנטיות, אשר מגדילה את אות האיתור. מיקרוסקופ סמארטפון נייד בנוי לצלם תמונות פלואורסצנטיות, ומודלים של למידה עמוקה עם למידת העברה משמשים לסיווג בינארי של תמונות הדגימות החיוביות והשליליות. FV3 נלקח כמדגם חיובי בשיטה זו ולאחר מכן נחקר מנקודות מבט מרובות כדי לשפר את הספציפיות והרגישות של המערכת המוצעת.
האסטרטגיה הראשונה היא תכנון פריימרים ספציפיים של RPA וסינון הפריימרים היעילים ביותר. יעילות ההגברה של תגובת RPA מושפעת מפריימרים שונים36. הספציפיות של הפריימרים המשמשים להגברת גן המטרה של זני נגיף ה- DNA יכולה להיות מאושרת על ידי פיצוץ מול מסד הנתונים הסטנדרטי של ריצוף נוקלאוטידים. מכיוון שאין מדריך לתכנון זוגות פריימר RPA יעילים, נדרש אימות ניסיוני37.
גישה נוספת היא לתכנן את ה-crRNA של וירוס המטרה עבור תגובת CRISPR/Cas12a מכיוון שיעילות המחשוף הבטחוני תורמת משמעותית לרגישות הזיהוי38,39. יש לקחת בחשבון את עוצמת האות הפלואורסצנטי המופעל בתגובת CRISPR/Cas12a ללא RPA בבחירת crRNA טוב יותר. חוץ מזה, הפעילות הבטחונית של חלבון LbCas12a מופעלת כל הזמן במשך 24 שעות32, מה שיכול להועיל לזיהוי.
לצורך זיהוי וירוסים והדמיית חלקיקים נגיפיים, נעשה שימוש במיקרוסקופ פלואורסצנטי40,41. עם זאת, מיקרוסקופיה קונבנציונלית היא מסורבלת ויקרה לאבחון POC מהיר. לפיכך, במערכת המוצעת, SPM נייד עם עלות נמוכה יותר נבנה כדי להשיג את אות הפלואורסצנטיות על ידי לכידת התמונות לזיהוי POC. SPM נייד כזה עולה הרבה פחות מאשר קורא לוחות מסחרי או מכונת PCR בזמן אמת, שהוא חסכוני עבור הגדרת מערכת זיהוי.
פלטפורמה מוצעת זו גם צריכה להיות משופרת עוד יותר בכמה היבטים. בעת החלת פלטפורמת זיהוי זו על זיהוי וירוסי DNA אחרים, יש לעצב מחדש הן פריימר RPA והן רצף Cas12a-crRNA. מכיוון שאין מדריך לתכנון שלהם, יש לבצע ניסויים כדי להעריך את יעילותם. למרות שהמערכת המוצעת יכולה לענות על היתרונות של ניידות, עדיין יש להקטין עוד יותר את גודל המערכת כולה כדי להשיג מערכת קלה יותר. מכיוון שלא קל להתמקד במצלמת הטלפון הנייד עצמה לצילום מטווח קרוב, לוקח זמן להסתגל בתהליך קבלת תמונות פלורסנט, כולל שדה הראייה, לתמונות באיכות טובה יותר.
עם התקדמות הטכנולוגיה הקשורה ויישומים חדשים שלה, היעילות בזיהוי POC תמשיך להשתפר. השיטה המוצגת כאן היא דוגמה אחת לשיפור שעשוי לסייע בזיהוי POC המבוסס על מערכת CRISPR/Cas12a ופלטפורמת SPM, בסיוע AI חדשני. בנוסף, המערכת המשולבת עשויה לשמש לזיהוי כל יעד DNA עקב יכולת התכנות מחדש של crRNA. למערכת RPA-CRISPR/Cas12a-AI יהיה מקום משמעותי בזיהוי פתוגנים של DNA במונחים של רגישות זיהוי, ספציפיות, זמן ואמינות.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין 31970752, מדע, טכנולוגיה, חדשנות הוועדה של עיריית שנזן JCYJ20190809180003689, JSGG20200225150707332, JSGG20191129110812708, WDZC20200820173710001; מימון פתוח של מעבדת מפרץ שנזן, SZBL2020090501004; הקרן למדע פוסט-דוקטורט בסין 2020M680023; והמנהל הכללי של המכס של הרפובליקה העממית של סין 2021HK007.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| הגברה 20x | OLYMPUS | OPLN20X | |
| 532 ננומטר לייזר ירוק | Thorlabs | PL201 | עם הספק פלט של 0.9 |
| mW 535 ננומטר אורך גל חיתוך | כרום | AT535 | |
| 6x מאגר טעינת DNA | Thermo scientific | R0611 | |
| 96 בארות מיקרופלייט שחור | קורנינג משולב | 3603 | שחור עם תחתית שטוחה שקופה |
| עדשה אספרית | Lubang | N/A | |
| מסנן פס | פס SEMROCK | FF01-542/27-25 | |
| Bsu DNA פולימראז | ATG ביוטכנולוגיה | M103 | שבר גדול |
| crRNA | סנגון ביוטק | N/A | |
| שברי DNA | סנגון ביוטק | N/A | |
| מחזיקי Dichroic | Ruicage | N/A | |
| מראה דיכרואית | SEMROCK | FF555-Di03-25x36 | עם אורך גל חיתוך של 535 ננומטר |
| ערכת מיצוי ג'ל E.Z.N.A | אומגה ביוטק | D2500-02 | |
| EnGen Lba Cas12a (Cpf1) | ניו אינגלנד ביולאבס (בייג'ינג) בע"מ | M0653T | |
| מחזיקי מסננים | Ruicage | N/A | |
| Fluorophore-ssDNA-Quencher מדווח בודק | סנגון ביוטק | N/A | TAMRA (carboxy tetramethylrhodamine) כפלואורופור ב-5 הקצוות; BHQ2 (Black Hole Quencher-2) כמרווה בשלושת הקצוות |
| GP32 | ATG Biotechnology | M104 | |
| ImageJ | גרסה 1.53t 24 | הורד מ-https://imagej.nih.gov/ij/ | |
| קורא מיקרופלייט | SPARK, TECAN | N / A | |
| מכשיר PCR תרמי רב בלוק | LongGene | N / A | |
| NanoDrop 2000/2000c ספקטרופוטומטרים | Thermo Scientific | ND-2000 | |
| NEBuffer r2.1 | ניו אינגלנד Biolabs (בייג'ינג) בע" | B6002S | 10x CRISPR / Cas12a מאגר תגובה |
| טיפול בפלזמה חמצן | אלקטרו-טכניקה מוצרים | N/A | |
| פתוגן מושבת, ללא מיצוי חומצות גרעין, מאגר ישיר ל-PCR עם פרוטאינאז K (PINDBK) | Ebio | PINDBK -25 מ"ל | |
| זוגות פריימר PCR | Sangon Biotech | N/A | |
| PDMS | Dow Corning | Sylgard 184 | |
| RPA פריימר | זוגות סנגון ביוטק | N/A | |
| סמארטפון | Huawei | שלבי תרגום Mate10 | |
| Ruicage | N/A | ||
| מסנני צפיפות ניטרלית משודרים | Thorlabs | ND40A | |
| עדשות אכרומטיות משולשות | Thorlabs | TRH127-020-A | |
| UvsX | ATG ביוטכנולוגיה | M105 | |
| UvsY | ATG ביוטכנולוגיה | M106 |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה