诊断情报局｜CRISPR技术应用之体外诊断篇

本文先由他为大家介绍一下CRISPR技术的原理以及在体外诊断领域中的应用前景。

当外界有DNA片段进入细菌之后，细菌会把这些小片段的DNA存储在CRISPR区域，当噬菌体、病毒入侵细菌的时候这些小片段的DNA就会转录成RNA，然后引导Cas蛋白去剪切噬菌体、病毒的DNA以达到免疫的效果^[1]。

Cas蛋白是CRISPR系统中的一类核酸酶，目前最具有诊断应用前景的主要是Cas9^[2]、Cas12^{[3] [4]}、Cas13^[3]和Cas14^[5]。Cas12剪切的是靶标RNA，Cas9、Cas13和Cas14剪切的是靶标DNA。其中Cas12、Cas13和Cas14都是在gRNA识别到目标序列后有随机剪切特性的，从而在体系中设计水解探针实现信号的放大。

主要包括：张峰团队的Sherlock^[3]，Jennifer团队的DETECTR^[4]以及李伟团队的CDetection^[6]。这几类技术主要是基于活化后的Cas蛋白随机剪切环境中核酸的能力。

1）使用荧光标记的报告分子进行基于凝胶的检测

2）使用淬灭的荧光报告分子的荧光计检测

3）通过目测进行检测，通过液-液相分离调节溶液浊度

4）使用核酸标记的报道分子进行侧向层析流动检测

从检测方法上可以看出，不管是从仪器的便利还是时间的效率上，侧向层析都是CRISPR的黄金搭档。

[1] CRISPR-Cas9 System as a Versatile Tool for Genome Engineering in Human Cells

[2] Xusheng Wang et al., Angew Chem Int Ed, 2020

[3] CRISPR-Cas12a-assisted nucleic acid detection

[4] Programmable Inhibition and Detection of RNA Viruses Using Cas13

[5] Lucas B. Harrington, et al., Science. 2018 Novemver 16; 362(6416): 839-842

[6] Lu Guo, et al. Cell Discovery, 2020.

[7] Max J. Kellner, et al., NATURE PROTOCOLS, 2019

[8] James P. Broughton, et al., Nature Biotechnology, 2020