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CRISPR分子诊断技术(四)

2021.6.29

19    由于其高灵敏度和特异性,CRISPR诊断技术或CRISPR-Dx可以有很多用途:病毒检测和病毒亚型区分,病菌识别和耐药性基因确认,即时检测(POCT), 患者基因分型,以及癌症突变分析和液体活检。这篇论文也初步展示了CRISPR-Dx在这些方面的应用前景。

图片来源:参考资料3

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20   比如,利用SHERLOCK,张锋团队从患者的血清(S)或尿液(U)里检测到浓度低至每微升含单一拷贝的塞卡病毒(ZIKV)。美中不足的是,在用SHERLOCK检测之前,需要从患者的体液样品中提纯病毒RNA,这影响了该方法的便捷性。

图片来源:参考资料10

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21    SHERLOCK也可被用在癌症液体活检中,从(模拟)患者的游离DNA (cfDNA) 样品中检验出只占0.1%的基因突变(BRAF V600E)。也就是说,SHERLOCK的特异性可达到单碱基分辨度。要想达到如此高的特异性,crRNA的设计很关键。

图片来源:参考资料10

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22    2017年5月,在张锋团队的Science论文发表不到一个月后,Doudna团队又在Molecular Cell上发表了一篇论文。文中发现所有的Cas13a可以被分为两个亚族。和不同亚族Cas13a配套的crRNA具有不同的辅助序列,激活后Cas13a-crRNA对同一报告RNA的非特异剪切活性也有差别。作为两个亚族的代表,LbaCas13a更易剪切5个A串成的报告RNA,而LbuCas13a偏爱剪切5个U串成的报告RNA。两个Cas13a亚族的区别,使它们可以被用来构建多重高通量诊断分析,即在一次测试中可以同时检验多个靶分子。

图片来源:参考资料6

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23   2018年2月到4月是CRISPR-Dx技术的爆发期。Doudna实验室和张锋实验室各有一篇论文于2月15日被Science在线发表。在4月27日的纸版的Science中,这两篇论文连同张锋团队的另一篇论文 “back-to-back-to-back”一起发表。在Doudna的Science论文中,他们找到了Cas13a在DNA分子识别、剪切和降解上的相应蛋白——Cas12a。Cas12a不是一个新蛋白,而是张锋团队于2015年9月发现并命名的Cpf1(图8)。

图片来源:参考资料2和10

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24   Cas12a-crRNA识别单链或双链DNA。一旦被激活后,Cas12a非特异性地剪切、降解单链DNA。他们借鉴了SHERLOCK技术,也引进了RPA步骤。RPA + Cas12a成为新的核酸分子检验技术,被命名为DETECTR,与英文的“探测器”谐音。与SHERLOCK相比,DETECTR省掉了从扩增后的DNA产物转录到RNA这一步。

图片来源:参考资料2和10

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