李敏、汪骅教授团队：基于CRISPR及微流控检测技术开发多种检测平台，助力疾病诊疗 ...

今天，检验君为大家带来的是上海交通大学医学院附属仁济医院李敏教授、汪骅教授团队，近年来基于CRISPR及微流控检测技术所开发的多种检测平台，在疾病诊疗中的具有广阔的应用前景。

01

新型CRISPR检测平台，助力肾移植术后病毒筛查与监测

在器官移植领域，免疫抑制患者面临的BK病毒（BKV）和JC病毒（JCV）感染如同“沉默的杀手”。肾移植患者在免疫抑制状态下，极易受到这两种病毒的感染，或导致多瘤病毒相关肾病（PVAN）和移植肾功能丧失。因此，及时检测和持续监测其病毒载量对于预防感染和调整治疗方案至关重要。

近日，上海交通大学医学院附属仁济医院李敏教授、汪骅教授团队创新性地开发了一种名为ddCRISPR的双靶标液滴定量检测平台，实现了对肾移植术后患者病毒载量的精准监测，同时提出了一种基于试纸条的LFCRISPR检测方法，为病毒的早期筛查及居家检测提供了新思路。该研究发表在Military Medical Research（IF：22.9）。

ddCRISPR平台的检测流程包括样本处理、核酸提取、RPA扩增和CRISPR/Cas13a检测，整个过程在封闭的微流控芯片中完成，避免了交叉污染。研究人员通过优化crRNA序列、Cas13a浓度和RPA引物，建立了高灵敏度的一锅法RPA-CRISPR反应系统。实验结果表明，ddCRISPR 平台能够同时分别检测低至10拷贝/mL的BKV和1拷贝/mL的JCV，与qPCR方法相比，展现出更高的灵敏度和特异度。

LFCRISPR则通过侧流试纸条实现了快速、直观的检测结果读出。该平台的检测限为100拷贝/μL，虽然灵敏度略低于ddCRISPR，但操作简便，适合在基层医疗机构或现场快速筛查中使用。研究人员通过临床样本验证了LFCRISPR平台的临床应用价值，结果表明该平台与qPCR方法具有高度一致性。

在临床应用中，研究人员对125份临床标本进行了检测，包括BKV和JCV单阳性标本以及共感染标本。ddCRISPR平台在检测BKV和JCV时展现出100%的灵敏度和特异度，与qPCR方法的相关系数分别为0.8778和0.8929。此外，研究人员还对一名BKV和JCV共感染的肾移植患者进行了6个月的病毒载量监测，结果显示ddCRISPR平台能够有效监测病毒载量的变化，为临床治疗提供重要参考。

总之，ddCRISPR平台以其高灵敏度和特异度，适用于精准医疗和个性化治疗，而LFCRISPR平台则以其操作简便和成本低廉，适用于大规模筛查和资源有限环境中的快速检测。研究人员表示，研究团队将进一步拓展该检测平台在其他移植相关病毒及多种生物标志物检测中的应用，推动移植患者术后感染的精准检测与早期防控，为提升病原体快速检测能力提供有力支撑。

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40760679/

02

新型微流控芯片技术平台助力结直肠癌早期无创筛查

近年来，我国结直肠癌（CRC）发病率持续上升，死亡人数仅次于肺癌、肝癌和胃癌。降低CRC疾病负担已成为亟待解决的重要公共卫生问题。早期筛查对降低CRC病死率、减少医疗成本具有重要意义，因此，亟需开发新型分子标志物及快速、精准、便捷的检测技术。

近日，上海交通大学医学院附属仁济医院李敏教授、汪骅教授团队成功开发了一种基于微流控芯片技术的双靶点circRNA生物标志物检测平台（Casμchip），可同步、快速、数字化检测CRC相关circRNA生物标志物circCK1γ3和circWDR37，为CRC的无创早期筛查提供了新技术支持。该研究发表在Advanced Science（IF：14.1）。

通过circRNA微阵列分析，研究人员筛选并验证了两种血浆中的circRNA生物标志物——circCK1γ3和circWDR37，在CRC组织和血浆中的表达水平与正常组织和健康人群存在显著差异，且它们的联合检测能够显著提高CRC筛查的灵敏度和特异度。基于此，研究人员开发了一种名为Casμchip的微流控芯片平台，该平台整合了滴液生成和数字定量功能，能够同时检测circCK1γ3和circWDR37，检测限低至100个拷贝/反应，并展现出优异的重复性和高特异度。

Casμchip平台的创新之处在于其结合了两种Cas蛋白（Cas13a和Cas13b）的独特切割偏好，实现了对两种circRNA的同时检测，且无交叉反应。这一技术突破不仅提高了检测效率，还降低了检测成本，使其更适合于大规模临床应用。此外，该平台还具备良好的稳定性和可重复性，即使在室温下保存六个月后，检测结果依然稳定可靠。

随后，研究人员对60例CRC患者和健康对照组的血浆样本进行了检测，结果显示 Casμchip平台与qPCR检测结果高度一致，相关系数分别为0.9113（circWDR37）和0.8933（circCK1γ3）。进一步的分析表明，结合年龄、性别以及两种circRNA的表达水平，通过风险评分系统可以有效区分CRC患者和健康人群，为CRC的早期筛查提供了一种新的、可靠的检测手段。

该研究不仅在生物标志物发现和临床诊断技术方面取得了重要进展，也为未来CRC的精准医疗提供了新的思路。

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40583153/

03

便携式CRISPR检测平台助力现场快速检测肺炎支原体

肺炎支原体是引起儿童呼吸道感染的重要病原体之一，尤其在5岁以下儿童中，它是导致死亡的主要原因之一。传统的检测方法如培养、血清学检测和PCR存在耗时长、设备要求高、操作复杂等缺点，难以满足现场快速检测的需求。因此，开发一种快速、低成本、易于操作的检测方法对于早期诊断肺炎支原体感染至关重要。

近日，上海交通大学医学院附属仁济医院李敏教授、汪骅教授团队开发了一种便携式CRISPR检测平台——CRAFT，可用于现场快速进行肺炎支原体检测，为基层医疗机构及资源有限环境中的呼吸道病原体早期诊断提供了重要的技术支撑。该研究发表在Biosensors & ioelectronics（IF：10.5）。

CRAFT平台通过整合CRISPR/Cas12a技术和RPA技术，从而实现从标本处理到结果输出的“一站式”检测功能。该平台能够在5分钟内完成标本处理和核酸提取，且效率与商业试剂盒相当。CRAFT平台的检测限为100拷贝/μL，且对其他呼吸道病原体无交叉反应。研究人员在50份临床标本上验证了CRAFT平台，结果与qPCR检测结果完全一致，显示出100%的一致性。

研究指出，CRAFT平台的设计包括一个集成管和一个便携式检测设备。集成管用于标本处理、核酸提取和目标基因扩增，而检测设备则用于荧光信号采集、数字读出和结果传输。该平台通过移动磁珠阀将RPA和CRISPR/Cas12a反应试剂隔离在封闭管中，避免了交叉污染，提高了检测效率。CRAFT平台的整个检测过程仅需30分钟，比传统的qPCR方法快，且成本仅为3美元，具有显著的现场应用潜力。

在临床标本检测中，研究人员发现CRAFT平台的检测结果与qPCR方法高度一致，且在灵敏度和特异度方面表现出色。此外，CRAFT平台还能够区分肺炎支原体与其他呼吸道病原体，如流感病毒A、流感病毒B、副流感病毒、SARS-CoV-2和鼻病毒等。

总之，CRAFT平台的开发为CRISPR技术在临床研究中的应用提供了新的思路，也为资源有限环境中的病原体检测提供了一种通用平台。

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40239471/

04

便携式CRISPR检测平台助力孕妇B族链球菌快速筛查

B族链球菌（GBS）是一种主要的围产期感染病原体，可导致新生儿败血症和脑膜炎。全球约20% -30%的孕妇在阴道中无症状携带GBS，这可能导致新生儿在产前或分娩过程中感染，其中约1%-2%的新生儿会发展为早发性GBS感染，严重威胁其生存。

近日，上海交通大学医学院附属仁济医院李敏教授、汪骅教授，开发了一种便携式CRISPR检测平台——PalmCS，用于从标本处理到结果输出的GBS全流程快速筛查。该文章发表在Analytica Chimica Acta（IF：6.0）。

PalmCS平台由一个集成管和一个多功能检测设备组成。集成管用于核酸提取、基因扩增和 CRISPR反应，而检测设备则用于温度控制、荧光检测和自动结果解读。通过优化crRNA序列、Cas13a/crRNA 核糖核蛋白（RNP）复合物浓度和RPA引物，该研究开发出一锅法CRISPR/Cas13a-RPA方法用于GBS检测。该系统能够在5分钟内从样本中提取核酸，且在室温下操作，展现出快速诊断的潜力。

随后，研究人员纳入40份临床标本对PalmCS平台的性能进行验证。结果显示，PalmCS的检测限为20个拷贝/反应，灵敏度为97.5%，特异度为100%。与qPCR方法相比，PalmCS在检测GBS时表现出相当的灵敏度，且在复杂临床样本中无交叉反应，显示出高特异度。

PalmCS 平台的开发为CRISPR技术在临床研究中的应用提供了新的思路，该平台不仅能够快速检测GBS，还具有扩展性，可以适应不同的反应系统，用于检测其他呼吸道病原体。

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40750194/

05

新型生物标志物及检测平台助力结直肠癌早期筛查和预后评估

CRC是全球第三大常见恶性肿瘤，尽管手术、化疗和放疗等多学科治疗方法不断改进，但CRC的发病率和病死率仍在上升。现有的筛查方法如肠镜检查虽可靠，但侵入性强，患者依从性差。因此，发现新的生物标志物并开发适合大规模筛查的检测方法对于降低CRC的发病率和病死率至关重要。

2024年，上海交通大学医学院附属仁济医院李敏教授、汪骅教授、左小磊教授团队成功鉴定了一种新的非编码环状RNA——circWDR37，并开发了一种基于微流控滴液技术和CRISPR/Cas13a的高灵敏度检测平台——μDCR，用于CRC的早期筛查和预后评估。该研究发表在Aggregate（IF：13.7）。

研究团队从两万余个circRNA中筛选发现circWDR37在CRC组织中的表达显著高于正常组织。进一步的体外和体内实验表明，circWDR37能显著促进CRC细胞的增殖、迁移和侵袭能力。此外，circWDR37在CRC患者血浆中的表达水平与肿瘤转移和不良预后密切相关。研究还发现，circWDR37在血浆中可在室温下稳定存在24小时，使其成为临床常规检测的理想指标。结合circWDR37和传统肿瘤标志物CEA的检测，CRC诊断的准确性显著提高，AUC可达0.8440。

为了满足临床对CRC筛查的需求，研究人员开发了一种基于微流控滴液技术和 CRISPR/Cas13a的μDCR检测平台。该平台结合了RPA技术，通过在反应体系中加入聚乙二醇（PEG）和葡聚糖（DEX），显著提高其检测灵敏度。μDCR 平台可在15分钟内完成对circWDR37的定量检测，线性范围可达10-106拷贝/mL，比传统的 qPCR方法灵敏度高出一个数量级。此外，该平台还具有高通量检测能力，一次可同时检测16个标本。

随后，研究人员对96例CRC患者和健康对照组的血浆标本进行了检测，结果表明μDCR检测circWDR37的结果与qPCR检测结果高度一致，且与患者的预后密切相关。进一步的验证队列研究显示，μDCR在CRC患者和健康对照组中的AUC为0.754，灵敏度为 78.7%，特异度为73.4%，优于现有的CRC筛查方法。

该研究不仅发现了一种新的CRC相关生物标志物circWDR37，还开发了一种快速、高灵敏度的检测平台μDCR，为CRC的早期筛查和预后评估提供了新的解决方案。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/agt2.663

06

新型双层微流控芯片平台助力快速筛查多种呼吸道病毒

近年来，随着各种呼吸道病毒肆虐，给社会带来了巨大的公共医疗负担，快速、准确地检测和区分这些病毒对于患者管理至关重要。传统的核酸检测方法如RT-PCR虽然准确，但对设备和操作人员要求较高，难以满足现场快速检测的需求。

2023年，上海交通大学医学院附属仁济医院李敏教授、汪骅教授，四川大学华西医院何超教授团队开发了一种基于双层微流控芯片（Dμchip）的检测平台，结合RT-LAMP和CRISPR/Cas12a技术，可实现同时对新冠病毒、流感病毒A（H1N1、H3N2）和流感病毒B的高灵敏度、高特异度检测。该研究发表在Analytica Chimica Acta（IF：6.0）。

该平台由双层微流控芯片和便携式检测设备组成，具备实时荧光检测、温度控制和在线通信功能。Dμchip的上下两层通过螺钉、阀门和O型圈密封连接，有效减少了热量传递，确保了检测的准确性。在检测过程中，标本首先在底层芯片进行RT-LAMP反应，随后通过手动操作将产物转移至顶层芯片进行CRISPR/Cas12a反应。Cas12a蛋白在识别目标核酸后，会激活并切割荧光标记的单链DNA报告分子，产生可被肉眼或设备检测到的荧光信号。该平台的检测灵敏度极高，对新冠病毒、流感A（H1N1、H3N2）和流感B的检测限均为10个病毒RNA拷贝/反应，且无交叉反应，能够有效区分不同病毒。

研究人员还对Dμchip平台进行了临床标本检测验证。在75份临床标本中，该平台与传统的RT-PCR方法相比，阳性百分比一致性（PPA）为97.9%，阴性百分比一致性（NPA）为100%。此外，该平台还能够检测到人为添加的病毒RNA标准品，表明其可用于混合标本的检测，进一步证实了其在多重病毒感染筛查中的应用潜力。

研究人员表示，该Dμchip平台具有便携性强、操作简便、检测快速等特点，适合在医院急诊、社区和基层医疗机构等场景中使用。同时，检测数据可上传至云端，便于远程诊断和大数据分析，为疫情防控提供有力支持。

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36657884/

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003267023000338?via%3Dihub

专家简介

李敏 教授

医学博士，二级教授，博士生导师，上海交通大学医学院附属仁济医院检验科主任，教育部“长江学者”特聘教授，国家基金委优青，上海领军人才等。主要研究方向是临床重要病原菌流行致病与宿主互作。临床基础和转化研究成果先后发表Nat Med、Cell Host Microbe、Nat Microbiol等国际专业SCI期刊论著90多篇；曾主持国家自然基金11项；获得上海医学科技一等级（第一完成人）、国家科学技术进步二等奖（第三完成人）等。

汪骅 教授

医学博士，主任技师，博士生导师，2024上海市东方英才计划拔尖人才（综合平台），2024上海市医学科技奖一等奖、二十九届、三十六届上海市优秀发明银奖，2024上海高价值专利运营大赛100强获得者，江苏省“333”工程高层次人才，江苏省卫生拔尖人才。长期从事临床检验相关医、教、研工作，以临床问题为导向，开展基于微流控技术及分子POCT的临床转化研究。取得一系列新技术创新成果包括：主持国家自然科学基金面上项目、上海市级、校级等医工合作技术创新及转化课题15项；参编专著3部；以第一/通讯作者在国际高影响力期刊发表SCI论文32篇；授权国家发明专利12项，2项实现专利成果转化，转化金额1100万元。创新引领，教学相长，指导的多名研究生获评国家奖学金，上海市优秀毕业生及上海交通大学三好学生等荣誉。

团队研究生风采