感染病毒的人通常携带非常少量的循环病毒颗粒，使得感染难以检测。例如，在涉及寨卡病毒的一次暴发期间，感染的个体每微升血清含有少至一个病毒拷贝。这些小数字对于医学诊断来说是一个很大的问题。然而，研究人员未来可能会使用分子工具，这些分子工具的灵敏度已经过进化的改进。在《Science》杂志上发表的一系列文章中，报告了一种新的诊断工具，它是由在细菌中发现的核酸检测系统所创造的。
CRISPR-Cas系统是适应性免疫系统，通过作为核酸传感器的功能保护细菌免受病毒攻击。先前侵入细菌的病毒的核酸序列被存储在细胞基因组中，并且被Cas酶用作指导，如果病毒再次入侵，其用于识别和结合相同的序列。然后通过序列特异性相互作用切割进入的病毒核酸。
一种来源于细菌化脓链球菌的特定CRISPR系统已被改造用作革新生物医学研究的基因组编辑工具。但是，还有很多其他类型的CRISPR系统，每个系统都有其特定的特征。目前的三项研究使用具有不寻常特性的CRISPR系统：在接合目标核酸后，它们不加区分地切割其他附近的核酸，这一过程称为侧支活性。这些研究使用这种活性作为信号放大器，由此许多任意核酸的切割作为检测一种特定分子的信标。
美国加州大学伯克利分校分子与细胞生物学系Janice S. Chen等人研究了一种使用Cas12a蛋白来定位病毒DNA的V型CRISPR系统。发现Cas12a具有侧支活性，在与其特异性双链DNA靶标结合后不加选择地切割单链DNA。研究人员利用这一特性创建了一种检测病毒的诊断工具。
在作者的诊断中，Cas12a指导序列的设计是为了匹配病毒DNA中的特定目标。在与病毒靶标结合后，Cas12a切割“reporter”，这个“reporter”是一端用荧光基团分子标记且另一端用猝灭剂分子标记的单链DNA。在切割之前，荧光团发射的荧光被猝灭剂捕获。然而，在单链DNA被Cas12a切割之后，可以容易地检测到荧光。使用一种叫做重组酶聚合酶扩增（RPA）的过程来增强这种荧光信号，以扩增目标病毒DNA，产生比原始样品中更多的靶序列拷贝。
研究小组开发了一种名为DETECTR（DNA endonuclease targeted CRISPR trans reporter）的病毒传感器，它有三部分：Cas12a酶；一种RNA序列，目的是引导Cas12a对一种感兴趣的病毒进行匹配的DNA序列；和一个单链DNA结构标记有荧光团和猝灭分子。在没有目标病毒序列的情况下，Cas12a是不活跃的，荧光团产生的发射光被猝灭剂捕获，阻止荧光。当Cas12a识别其目标时，它会裂解单链DNA结构，将猝灭剂与荧光团分离，产生荧光。DETECTR系统能够检测极低的浓度的目标DNA ，甚至每微升样品中低至一个分子。DETECTR可以从患者样本的粗DNA提取物中辨别不同的人乳头瘤病毒株。
麻省理工学院的Jonathan S. Gootenberg创建了一种名为SHERLOCKv2（specific high sensitivity enzymatic reporter unlocking version 2）的诊断方法。 SHERLOCK的原始版本与DETECTR的原理类似，但使用Cas13，能结合并不加区分地切割RNA，而不是DNA。然而，SHERLOCK并不限于RNA检测，在RPA过程中可以包括转录步骤以从病毒DNA产生RNA，从而通过间接进行DNA检测。Gootenberg和同事在几个方面改进了SHERLOCK。首先，他们筛选了17位Cas13家族成员，并充分表征了他们的活动。发现Cas13变体的一个子集靶向相互排斥的序列。通过使用四种这样的Cas13蛋白质并为每种蛋白质设计特定的报道基因，创建了SHERLOCKv2系统，该系统一次可以检测多达四种病毒。此外，通过扩大RPA步骤，该组检测到浓度低至每毫升样本两拷贝的病毒DNA序列。
研究人员还发现，Cas13切割产物可激活另一种Cas蛋白Csm6。第二个单链RNA结构可以通过激活的Csm6来切割，增强了相对于背景的信号并且改善了SHERLOCKv2反应的动力学。最后，将所有这些进展结合到一个简单的测定中，将一滴样品滴加到诊断试纸上，并给出比色读数。这种方式不需要仪器，大大增加了科学家和临床医生在高需求地区使用该技术的简易程度。
两种细菌Cas蛋白在与特定靶序列结合后不加选择地裂解核酸。现在，该属性已被用于创建高度敏感的便携式诊断工具，以低成本检测病毒。以上两种开发的技术都需要严格的纯化步骤来防止病毒在测试过程中被身体的RNA酶降解。麻省理工学院Cameron Myhrvold等人将先前报道的SHERLOCK版本与一种使体液中的这些酶失活的方法配对，使其能够直接检测尿液和唾液中的病毒。他们的方法可以用来区分相关的病毒种类，由于这些病毒会导致类似的症状，因此很难区分。
病毒基因组可以快速变异，但是Myhrvold及其同事表示，他们可以使用他们的系统来区分不同于单个核苷酸突变的序列。这使他们能够鉴别从不同地理区域分离出来的寨卡病毒的菌株，以及携带与称为小头畸形的发育状况相关的突变的寨卡病毒。他们表明，可以在不到一周的时间内设计合适的指导序列，并且整个方案在不到两个小时内完成，设备和样本处理最少。
当前描述的诊断工具是追踪和治疗病毒爆发的重大进展。但除病毒检测之外，它们也可以有多种应用，例如鉴定个性化药物的肿瘤特异性癌症突变，以及通过检测可能的生物污染物来提高农业和生物制造的质量控制。虽然他们的长期保质期仍有待测试，但这些工具优于世界卫生组织制定的其他ASSURED标准中的即时诊断设备，并且已准备好部署。这些技术的影响和采用将取决于监管批准，大规模生产综合，配送物流和经济等因素。
CRISPR技术的许多令人兴奋之处在于它在基因或细胞疗法上的应用，这是昂贵的过程，在可预见的未来，可能只在世界繁荣的地区才能使用。目前的研究通过开发具有许多重要潜在用途的低成本技术，极大地扩大和丰富了CRISPR技术的可能受益者。
