基因编辑技术CRISPR创新应用:病原体快速检测和器官移植

《科学》重磅:张锋的“神探”再无束缚!2小时内现场判断病毒种类,即时检验迎来革命性突破,都靠这位美女科学家 | 奇点猛科技

本周,《科学》杂志以封面形式发表了一项有关CRISPR技术的最新进展。此前我们曾经报道过,张锋团队构建的“SHERLOCK”检测技术,该技术利用CRISPR/Cas13a系统,在病毒快速检测领域迈出了一大步。这项备受期待的技术,这次又迎来了新的重大突破,终于可以离开实验室,有望在疾病一线大显身手了!

本项研究引入了一种新的样品处理方法,告别了实验室内繁复的核酸提取工作,使得新技术能够直接在患者唾液和血清样本中检测到病毒,同时依旧保持着1个拷贝/微升的灵敏度。该技术也能够更容易、快速地区分几种相关的类似病毒(如寨卡、登革热、黄热病毒和西尼罗河病毒),这些病毒引起的症状相似,对辨明疫情特别有用![1]
 
基于此前研究的基础,检测结果可以直观地展示在试纸上,整个过程只需要不到2个小时。这意味着,不需要复杂的设备,不需要高端的技术人员,在疫情来临时,普通的医务人员即可在现场快速确认毒株!

许多大规模突发性传染病都面临着检测难的问题。

2015年-2016年间,疯狂肆虐的寨卡病毒(Zika Virus,ZIKV),本身传播快、滴度低,受限于检测技术,确诊第一例病例时,疫情已蔓延了几个月。而寨卡与登革热(Dengue Virus,DENV)这类相似的病毒,往往造成的症状也很类似,区分更是难上加难。
 
无论是不是这些传播极快、疫情严重的疾病,理想的检测方法都应该兼顾敏感性和特异性,速度要快,费用要低,最好能够同时比对多个对象,同时对设备、技术、资源的要求也要尽可能低。
 
颇受关注的CRISPR小王子张锋,于去年首次发表了SHERLOCK(specific high-sensitivity enzymatic reporter unlocking)技术,这项技术基于CRISPR/Cas13a系统,并结合重组聚合酶扩增技术(Recombinase Polymerase Amplification,RPA),能够对样本中痕量的核酸在恒温条件下进行大量扩增,从而满足Cas13a的检测需求。

SHERLOCK的作用机制

Cas13a是一种RNA酶,与我们比较熟悉的乖巧的Cas9不同,Cas13a比较癫狂,对它来说完成靶向RNA序列的切割根本不是工作的终点,而是狂欢的开始,本来一个安安静静的酶就开始随意切割其他不相干的RNA了。因为这种乱切一气的态度,最开始科学家也没觉得能拿它来干嘛。
 
要不怎么说创意值千金呢,利用它这个奇葩特点,配合上一个被切断就会荧光的“报告RNA”,化“切割”为“检测”,这只捣蛋鬼也在SHERLOCK技术里找到了自己的一席之地。
 
两个月前,张锋团队对SHERLOCK进行了再一次升级,提出了“Version2”。V2版结合了其他的Cas酶,实现同时检测4种不同类型的病毒或者突变,而且信号灵敏度也大大提高。
 
正是在这一版里,科学家们开发出了对应的试纸条,能够直接用肉眼观察结果!这种亲眼看到CRISPR的感觉还蛮激动的!

不得不说,SHERLOCK在各种方面来看,都是一种很有希望实现“理想”的技术,面临的问题,就是它还不能完全离开实验室,比如检测需要的样本,依旧需要在实验室内进行制备。这就是今天这项研究要解决的问题。

Broad研究所正在努力让SHERLOCK能够在发展中国家使用。在疫情爆发期间,这样相对快速、廉价、可靠、即时的技术是十分需要的。无论是现实还是影视作品,我们或许可以告别“送回实验室验一验”这种场面了。
(责任编辑:zqg)

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