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先進院開創(chuàng)CRISPR等溫擴增病毒核酸基因檢測技術

時間:2020-02-29        來源:

核酸分子檢測已被廣泛應用于精準醫(yī)療、食品安全檢疫、公共安全監(jiān)控等多個領域。盡管基于PCR(聚合酶鏈式反應)的核酸檢測技術被廣泛用于專業(yè)檢測機構,但由于該技術操作復雜、儀器昂貴、以及涉及多重變溫過程,并不適用于基層檢測和家庭檢測。為了克服PCR技術的缺點,一類不依賴變溫的檢測技術,即等溫擴增檢測技術得到了廣泛關注。然而,當前等溫擴增技術在靈敏度、特異性和抗干擾度方面仍各自有著其內在缺陷,且成熟的等溫擴增技術核心專利大多掌握在國外公司手中。因此,我們迫切地需要開發(fā)出一種性能更優(yōu)異,且具有完全自主知識產權的新的核酸等溫擴增檢測技術,以滿足我國在核酸檢測領域日益增長的需求。

CRISPR/Cas9作為一種源自原核生物獲得性免疫系統(tǒng)的基因定點編輯技術,自發(fā)現(xiàn)以來已吸引了大量科研關注和投資興趣。然而,由于人體的復雜性和倫理方面的爭議,基于CRISPR技術的臨床基因治療仍面臨著諸多困難和挑戰(zhàn)。另一方面,由于該技術操作簡便、靈敏度高、抗干擾性強等優(yōu)勢,目前已開始在體外核酸分子的檢測領域得到應用。但目前以CRISPR技術為基礎的核酸檢測手段仍依賴傳統(tǒng)的PCR技術或等溫擴增技術對靶分子進行擴增,其創(chuàng)新性和適用范圍仍有待提高。

針對這些現(xiàn)狀,喻學鋒研究員課題組創(chuàng)新性地提出利用CRISPR系統(tǒng)效應蛋白Cas9在與靶核酸分子結合過程中獨特的構象變化,作為鏈取代等溫擴增反應的開關,高效啟動針對靶核酸分子的指數(shù)倍擴增(簡稱CRISDA技術)。相比于傳統(tǒng)PCR和其他等溫擴增技術,CRISDA技術有著諸多獨特優(yōu)勢。第一,該技術靈敏度高。基于CRISPR技術良好的抗干擾性,該技術可在復雜背景條件下,對aM(10-18M)濃度的靶核酸分子進行高效擴增檢測。第二,CRISDA技術特異性強。通過在機理上的特殊優(yōu)化,該技術很好地規(guī)避了在傳統(tǒng)CRISPR基因編輯技術中普遍存在的脫靶效應,可實現(xiàn)對極低濃度的靶核酸分子進行單核苷酸多態(tài)性(SNP)檢測。第三,CRISDA技術普適性極強。在針對不同靶位點的檢測反應中,所需的擴增引物設計簡單、無需優(yōu)化,可迅速實現(xiàn)對新位點的檢測反應體系開發(fā)。除此之外,該技術檢測過程完全等溫,并且在從室溫到42oC的范圍內均保持良好的擴增檢測效果,可充分滿足在實際檢測中對新靶點的檢測需求。目前,課題組已利用該技術成功檢測出人基因組中乳腺癌相關的單核苷酸位點突變,并在野生型大豆中成功檢測出萬分之三的轉基因大豆?! ⊥瑫r,由于CRISDA技術所具有的獨特優(yōu)勢和超越傳統(tǒng)PCR技術的應用前景,先后獲得2018年軍委科技委/中科院率先杯未來技術創(chuàng)新大賽最終優(yōu)勝獎、2019年中國深圳創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽深圳市優(yōu)秀項目獎、2019年菁牛匯中科創(chuàng)賽生物醫(yī)藥組第一名,以及2019年珠海(國家)高新區(qū)菁牛匯創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽生物醫(yī)藥及醫(yī)療器械初創(chuàng)組第一名。目前,課題組正將該技術應用于突發(fā)或新型傳染病的檢測,如新冠病毒、新型流感等,并正積極開發(fā)相關檢測試劑盒。

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