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达安科普:分子诊断技术之CRISPR基因编辑技术

CRISPR/Cas系统是分子诊断技术中的一种。CRISPR/Cas 系统是用于基因编辑的分子生物学工具,能够准确识别和切割特定 DNA 和 RNA 序列,该项技术在2020年获得了诺贝尔化学奖,并应用于人类疾病的治疗。

分子诊断技术中的CRISPR基因编辑技术听起来不好理解,但是简单来说,它就是一种将一段基因装进别的生物体内从而使得该生物的基因表达得到改变的一种技术。基因就是遗传物质,也就是带有遗传信息的DNA片段和RNA片段,它们是由碱基两两配对形成的双螺旋结构,在生物体内经过转录、翻译等过程,变成蛋白质,通过蛋白质的各自相应的作用表达出不同的遗传特征。可以理解为,不同的基因控制并对应着生物的各种特点。如果我们将控制小狗毛发的基因获取,再移植到别的生物的基因钟如树叶上,理论上来说,树叶也可以长出毛发。而这个过程就需要用到基因编辑技术。

而这项分子诊断技术中的CRISPR技术离不开一种蛋白——Cas蛋白,不同的Cas蛋白有所不同。如Cas13 蛋白特异靶向 RNA 序列,能够在切割靶 RNA 之后仍保持活性,而且可能表现出不加区别的切割活性,能够通过切割降解已标记的核酸来产生荧光信号,具有被应用于核酸检测的潜力。

与PCR技术对特异性片段设置荧光探针来检测不同,该技术可利用Cas蛋白对DNA和RNA进行切割和降解来切割和激活报告基团,随后对这个报告基团产生的信号进行测定,即可确定感兴趣的DNA、RNA或突变是否存在。

但是该项技术由于设备、人员操作培训、数据分析平台、平台全自动集成化等问题还需要多方面的完善。目前分子诊断技术中的核酸检测仍然是我们主流的检测手段。各大厂家对核酸检测的设备也进行了革新、迭代,其自动化程度和集成化程度都有了极大的提升,一体化设备的面世也解决的未来PCR实验室人员分配、实验室污染的问题。