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关于CRISPR的技术与八卦

归去来兮 2020-11-6 05:06 PM 1160人围观 杂谈

本帖为CRISPR扫盲贴，上半部聊技术下半部聊八卦。


一、CRISPR检测技术篇


1.什么是CRISPR？


Clustered Regularly Inter-Spaced Palindromic Repeats，简称CRISPR。

CRISPR-Cas系统是微生物体内的一种RNA指导的适应性免疫系统。它利用RNA来引导核酸酶与特定核酸序列相结合并且将它们切断。当病毒入侵细菌时，细菌能够捕捉到外来遗传物质的片段并且将它们整合到自身基因组中的CRISPR序列中。CRISPR序列转录生成的CRISPR RNA（crRNA）能够与Cas核酸酶相结合，通过与靶点核酸序列进行碱基配对为Cas核酸酶提供结合特异性。Cas核酸酶和crRNA结合之后，能够在细菌体内起到监控病毒入侵的作用，当与crRNA匹配的遗传片段再度出现时，Cas核酸酶能够切断这些遗传片段，从而提供免疫保护作用。

CRISPR系统的工作原理（Eric S. Lander, (2016), The Heroes of CRISPR, Cell）

    

在众多天然CRISPR-Cas系统中，2类（class 2）系统只需要一个RNA指导的Cas核酸酶就能够完成对靶点的切割。其中Cas9核酸酶成为了第一个被用于基因组编辑的Cas效应子。CRISPR-Cas12a能够靶向切割DNA序列，Cas13是一种依赖于RNA靶向的RNA核酸酶，专一的切割RNA，不切割DNA。这些由RNA指导的核酸酶系统的可编程（programmability）特点是CRISPR-Cas系统能够在精准基因组编辑以外获得广泛应用的关键。


2类CRISPR-Cas系统（图片来源：《科学》）


2.SHERLOCK


在Cas13a和Cas12a中RNA指导的核酸酶活性促进了创新核酸检测工具的研发。对于Cas13和Cas12a来说，靶点核酸通过与指导RNA的碱基配对，会激活普通的核酸酶活性。利用这种可控的核酸酶活性，Cas13被用于从大量RNA中检测特定RNA序列的存在。
2017年4月，CRISPR基因编辑大牛张锋，在 Science 杂志发表论文，发明了基于CRISPR/Cas13的病毒检测技术。张锋将这种检测技术命名为——SHERLOCK（Specific HighSensitivity Enzymatic ReporterUnLOCKing），这一与神探夏洛克·福尔摩斯同名的检测技术，可以让被切割的RNA形成条带，形成视觉可见的线索，并直观展示出来。

目前已有用于登革热病毒、寨卡病毒和与癌症相关的人乳头瘤病毒（HPV）毒株的CRISPR检测诊断。


3.CRISPR与新冠检测

 第一版CRISPR检测方法
2020年2月，张锋教授团队利用基于CRISPR的技术，开发了一种检测新冠病毒RNA的方法。它仅需纯化的核酸分子样本，通过简单的三步，就能在1个小时的时间里完成检测。

从原理上看，这项技术并不难理解。SHERLOCK的核心是一种叫做Cas13a的酶和与其结合的向导RNA。根据新冠病毒的RNA序列，研究人员们精心设计了两种向导RNA，一种识别新冠病毒的S基因，另一种识别 邀请
研究发现：新冠感染者半年后免疫细胞仍有反应 你好，我是检验师
来源: 原博士带你做检测 | 作者：原博士
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