更強大、更方便！「夏洛克」基因檢測技術升級！

說起基因檢測，小編相信大多數人首先想到的一定是測序，尤其是現在火熱的二代測序。看到標題，大夥是不是以為某某測序技術升級了、某某公司開發出新的測序技術了……其實都！不！是！

小編在這裡說到的「夏洛克」基因檢測技術，出自大名鼎鼎的博德研究所（Broad Institute）、CRISPR/Cas技術的先驅之一張鋒團隊。

沒錯，「夏洛克」基因檢測技術的核心原理正是CRISPR/Cas技術。

CRISPR/Cas技術以出眾的基因編輯能力聞名於世，但顯然這項目前大紅大紫的技術應用範圍絕不僅限於基因編輯。CRISPR/Cas技術的另一大牛Doudna教授早在2016年就將該技術應用於RNA檢測，只是由於靈敏度太低而缺乏應用價值。隨後張鋒大牛將其改進，使之有了實際應用價值，並將其取名「夏洛克」——SHERLOCK（Specific High-sensitivity Enzymatic Reporter unLOCKing）。

左：張鋒教授；右：Doudna教授

先簡單回顧一下「夏洛克」技術。「夏洛克」成功的核心是一種叫做Cas13（先前成為C2c2）的CRISPR相關蛋白。CRISPR-Cas13a能夠用於切割細菌細胞中特定的RNA序列。與DNA靶向的CRISPR酶不同（如Cas9、Cpf1），Cas13a在切割了它的意向RNA目標後依然能夠保持「活躍」，繼續切割其他非目標RNA。這種現象被為「collateral cleavage」。研究人員利用這一「脫靶缺陷」，加入一種帶有RNA的熒游標記物，當標記物被切開時，會發出熒光信號而顯示檢測結果。

「夏洛克」技術原理

今年2月15日，張鋒團隊再次在《Science》雜誌發文「Multiplexed and portable nucleic acid detection platform with Cas13, Cas12a, and Csm6」，稱其改進了「夏洛克」技術，並將其命名為「夏洛克V2」。

張鋒團隊發表的文章

升級後的「夏洛克V2」能夠用於測試多個目標，一次分析可同時給出多達4種不同目標的熒光信號。為了產生額外的信號，「夏洛克V2」使用了Cas13和Cas12a，能夠在單一反應中檢測出是否一個樣本含有寨卡病毒或登革熱病毒顆粒。這兩種病毒會導致患者出現類似癥狀。除了檢測目標數量的升級，「夏洛克V2」也使用了額外的CRISPR相關酶來放大其檢測信號，從而使得該工具比最初的版本更加敏感。

為了便於應用，張鋒團隊設計了一種簡單的紙帶（paper strip），以展示基因特徵（genetic signatures）的測試結果。將紙帶浸入處理過的樣本後，會出現一條線，指示著目標分子是否被檢測到。

一條試紙就可以檢測目標分子

總結來說，新版的「夏洛克V2」有4大特點：更少、更多、更強大、更方便。

更多：一次就能同時高靈敏地檢測四種不同類型的突變或病毒，以前只能一次檢測一種；

更少：起始的核酸濃度可以低至2aM級別；

更強大：這一次增加了Csm6這個酶的輔助作用，能夠增強信號靈敏度3.5倍；

更方便：可以直接採用試紙條，直接在肉眼下觀察結果，而不需要其他複雜儀器的輔助。

「『夏洛克』提供了一種便宜、易於使用、靈敏的檢測核酸物質的診斷方法。此次改進不僅使得我們能夠利用SHERLOCK獲得更多的診斷信息，還讓我們離在現實生活中真正應用SHERLOCK又近了一步。該項技術展示了多種醫療應用方面的潛力，包括診斷患者的感染和檢測導致耐藥性或癌症的突變。」張鋒如此評價這項新成果。

此外，博德研究所的官網報道還表示，這項創新成果再次證實了CRISPR在基因編輯之外的應用實力， 有望對科學研究以及全球公共衛生產生革命性的影響。

參考文獻：

Gootenberg J S, Abudayyeh O O, Lee J W, et al. Nucleic acid detection with CRISPR-Cas13a/C2c2.[J]. Science, 2017, 356(6336):438-442.

Jonathan S, Gootenberg, Omar O. et al.Multiplexed and portable nucleic acid detection platform with Cas13, Cas12a, and Csm6.[J]. Science, 2018.

杭州觀梓健康科技有限公司專註於基因編輯技術及誘導多能幹細胞研發，面向用戶提供專業、高效的科研解決方案。

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