科学研究
科研进展
当前位置: 首页 > 科学研究 > 科研进展 > 正文
Trends in Biotechnology:基于CRISPR-Cas系统的新一代分子诊断技术体系
发布时间: 2022年12月06日 14:53   作者:林平   审核人:夏庆友、王菲  来源:   浏览次数:

      西南大学前沿交叉学科研究院生物学研究中心夏庆友教授、林平研究员、沈关望副教授与陆军特色医学中心蒋建新院士、北达科他大学吴敏教授共同合作,在Cell子刊《Trends in Biotechnology》发表了题为“CRISPR-Cas-mediated diagnostics”的前瞻性综述论文,全面系统总结了基于CRISPR-Cas系统的体外分子检测技术方向上取得的最新进展,详细归纳了CRISPR诊断技术在不同领域的优势,讨论了CRISPR-Cas技术在未来分子诊断中面临的重大挑战和问题及解决措施,并提出了实现CRISPR诊断技术自动化和一体化,构建高通量、规模化的分子诊断网络体系这一前瞻性策略。

      CRISPR-Cas系统是细菌和古细菌所具有的一种免疫防御系统,靶向切割外源遗传物质(DNA或RNA),从而实现抵抗外源病毒入侵。研究人员利用这一特点,将CRISPR-Cas系统开发为一种简单、快速、经济有效和精确的基因编辑技术, 使生物育种、疾病治疗、基因诊断和病原防御发生了革命性的变化。综述论述了Cas效应器利用DNA或RNA核酸酶靶向的CRISPR反式报告检测系统与RPA、等温扩增技术(RT-LAMPF)等相结合,通过侧向流动试纸条、荧光信号、比色法读数、智能反应材料、微流控技术等,可实现靶标基因的规模化检测。

      2016年以来,基于CRISPR-Cas系统构建的分子诊断技术从性能和即时检测可操作性两方面不断改进,从而使CRISPR诊断方法的检测速度超过传统PCR。产品性能方面主要包括灵敏度、特异性、定量、检测时间、多重和规模化检测等。即时检测可操作性方面则以便携性、简易度和应用广度为主。以DETECTR诊断系统、SHERLOCK诊断系统、HOLMES诊断系统以及CDetection诊断系统为代表,随着越来越多Cas蛋白的发现和研究,使得该技术的延展性和潜力巨大。此综述论文总结并梳理了基以CRISPR-Cas为基础的新兴诊断技术应用于病原微生物感染、癌症等早期预防分子诊断与治疗监测的研究及其最新成果。

      我国是当今世界家蚕养殖量最大的国家,每年家蚕在养殖过程中因感染浓核病病毒、微孢子、细菌、真菌等病原体导致的死亡,给蚕业生产带来了巨大的损失。因此,围绕探索新型病原诊断的基因编辑技术策略,未来基于CRISPR-Cas分子诊断技术建立特异靶向家蚕病原体的gRNAs库,将为家蚕病原的快速诊断与鉴别,以及抗性家蚕的种质创制提供技术支撑。

      该研究得到国家自然科学基金重点项目和重点国际交流与合作项目、重庆市自然科学基金创新群体科学基金等多个课题的支持。论文链接:https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2022.04.006