Development of a nucleic acid detection method based on the CRISPR-Cas13 for point-of-care testing of bovine viral diarrhea virus-1b

Sungeun Hwang; Wonhee Lee; 이윤석

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자료유형: 학술저널

저자정보: Sungeun Hwang (School of Biotechnology, Hankyong National University) Wonhee Lee (Biattic Inc.) 이윤석 (한경국립대학교 생명공학부)

저널정보: 한국축산학회(구 한국동물자원과학회) 한국축산학회지 Journal of Animal Science and Technology Vol.66 No.4

발행연도: 2024.7

수록면: 781 - 791 (11page)

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Bovine viral diarrhea (BVD) is a single-stranded, positive-sense ribonucleic acid (RNA) virus belonging to the genus Pestivirus of the Flaviviridae family. BVD frequently causes economic losses to farmers. Among bovine viral diarrhea virus (BVDV) strains, BVDV-1b is predominant and widespread in Hanwoo calves. Reverse-transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) is an essential method for diagnosing BVDV-1b and has become the gold standard for diagnosis in the Republic of Korea. However, this diagnostic method is time-consuming and requires expensive equipment. Therefore, Clustered regularly interspaced short palindromic repeats-Cas (CRISPR-Cas) systems have been used for point-of-care (POC) testing of viruses. Developing a sensitive and specific method for POC testing of BVDV-1b would be advantageous for controlling the spread of infection. Thus, this study aimed to develop a novel nucleic acid detection method using the CRISPR-Cas13 system for POC testing of BVDV- 1b. The sequence of the BVD virus was extracted from National Center for Biotechnology Information (NC_001461.1), and the 5’ untranslated region, commonly used for detection, was selected. CRISPR RNA (crRNA) was designed using the Cas13 design program and optimized for the expression and purification of the LwCas13a protein. Madin Darby bovine kidney (MDBK) cells were infected with BVDV-1b, incubated, and the viral RNA was extracted. To enable POC viral detection, the compatibility of the CRISPR-Cas13 system was verified with a paper-based strip through collateral cleavage activity. Finally, a colorimetric assay was used to evaluate the detection of BVDV-1b by combining the previously obtained crRNA and Cas13a protein on a paper strip. In conclusion, the CRISPR-Cas13 system is highly sensitive, specific, and capable of nucleic acid detection, making it an optimal system for the early point-of-care testing of BVDV-1b.

#Bovine viral diarrhea virus (BVDV)-1b #Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)-Cas13 system #Point-of-care testing #Korean native cattle #Nucleic acid detection

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