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张锋教授的新CRISPR-Cas系统可用于检测超微量病毒
at :2017/4/17 11:04:33    

今日,Science杂志报道了一种新型病毒检测技术 SHERLOCK(Specific High Sensitivity Enzymatic Reporter UnLOCKing)。该检测技术由麻省理工学院张锋教授和James J Collins教授团队共同建立,可以特异、灵敏地检测样本中的超微量病毒,灵敏度达到了渺摩尔(attomolar,10^-18M)水平。

 

早在2010年,科学家们就意识到应该将CRISPR系统应用于病毒检测技术的开发中,因为当时CRISPR-Cas9技术在基因编辑领域得到了广泛的应用,可以精准的对基因的任何位点进行编辑。与CRISPR-Cas9技术有所不同,SHERLOCK技术是一种由RNA指导Cas13a核酸酶对靶向基因进行特定RNA修饰的技术。

 

为了检测超微量病毒,研究人员在该系统内加入了一段含有荧光报告基团的RNA,当向导RNA找到与之匹配的病毒RNA序列后,被Cas13a核酸酶识别并切割,发出荧光信号,表明已经检测到了病毒的存在。

 

图 CRISPR-Cas13a系统检测技术的原理

 

麻省理工学院张锋教授和James J Collins教授研究团队应用该技术成功在细胞内和临床样本(血清,尿液或唾液)中检测到了超微量的寨卡病毒,并根据搜集到的荧光信号对病毒RNA拷贝数和病毒载量进行了预测。尽管SHERLOCK技术是一种由RNA指导Cas13a核酸酶对靶向基因进行特定RNA修饰的技术,利用酶将DNA转变为RNA后,SHERLOCK同样可以用于DNA的检测,如细菌的感染,人类基因的癌性突变等。

 

加利福尼亚大学结构生物学家Jennifer Doudna对该技术给予了很高的评价,认为CRISPR-Cas13a 技术可以广泛用于各种病原体、疾病等的诊断,其优越性是传统的ELISA等技术无法比拟的。2016年,Collins研究团队基于CRISPR技术建立了诊断寨卡病毒的方法,相关成果发表在Cell杂志上。在检测灵敏性方面,CRISPR-Cas13a系统要比之前报道的方法更高(超过1000倍)。

 

本文的作者认为,SHERLOCK技术方便快捷,只要设计特异性的RNA探针,将检测材料放到一个普通的玻璃纤维纸上,即可以对感兴趣的基因进行检测,成本可能只需要61美分。在新的流行病暴发时候,该技术可以对病原体做出快速、精确的检测,尤其是在不发达国家,在流行病监测和预防方面具有重大意义。

 

原文链接:

http://www.sciencemag.org/news/2017/04/new-crispr-tool-can-detect-tiny-amounts-viruses.

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