CRISPR：下一代分子诊断技术

莺歌燕舞

来源：知乎
CRISPR技术，作为一种革命性的基因编辑工具，不仅在基因治疗中大放异彩，也在体外诊断领域展现出巨大的潜力。体外诊断是指在人体外部进行的各种检测，旨在评估健康状况、诊断疾病等。在PCR（第一代）、NGS（第二代）分子诊断平台之后，CRISPR作为第三代分子诊断技术打破了传统分子诊断技术的局限性。凭借其高度的灵活性和精准性，在传染病检测、癌症早期诊断和遗传病识别等领域展现出了巨大的应用前景。



表1. 基于CRISPR的第三代分子诊断技术与现行检测方法的比较

CRISPR在体外分子诊断中的应用

一、传染病检测

基于CRISPR的分子诊断工具，如SHERLOCK、DETECTR等，可用于传染病检测。这些工具利用具有反式切割活性的Cas蛋白（如Cas12和Cas13），能与病原体特定序列特异性结合，当该系统识别并切割靶标核酸后，将反式切割非靶标报告分子的核酸，产生荧光信号或可通过便携式试纸条检测，从而指示特定病原体的表达。例如，CRISPR技术已被开发用于快速诊断COVID-19和其他病毒性疾病。与传统的PCR检测方法相比，CRISPR检测方法更快、成本更低，而且灵敏度和特异性也非常高。



图1. 基于CRISPR的COVID-19体外诊断方法

二、癌症早期诊断

癌症早期诊断的技术通常包括X光诊断方式、内窥镜诊断方式、超声波诊断、细胞学诊断以及基因检测技术，但这些检测技术大多需要昂贵的设备，专业的人员和高昂的检测费用。miRNAs、lncRNAs和circRNAs等在各种疾病的早期诊断、监测和预后中可以作为非侵入性生物标志物。基于CRISPR的分子诊断技术将推动miRNA等生物标志物的快速、精准检测，有潜力大大提前癌症的诊断时间，有助于实现早期治疗，从而提高患者的生存率。
近日，一组来自美国的研究团队在杂志Nature biomedical engineering上发表了一篇题为“A one-pot isothermal Cas12-based assay for the sensitive detection of microRNAs”的文章。在这篇文章中，研究团队报道了一种一步、一锅等温CRISPR-Cas12a检测方法（EXTRA-CRISPR），用于快速特异性检测miRNA，其灵敏度与RT-PCR相当。作者将EXTRA-CRISPR测定用于量化细胞外囊泡中的miRNA生物标志物（miR-21、miR-196a、miR-451a和miR-1246），用于基于液体活检的胰腺导管腺癌（PDAC）诊断。该技术可以在室温下进行，对靶标miRNA的检测限可以达到飞摩尔（fM）级别，且操作简便，不需要专门的仪器。



图2. EXTRA-CRISPR定量检测miRNA

三、遗传病识别

CRISPR技术还可以用于检测遗传性疾病的携带状态和诊断。SNP是人类最常见的遗传变异，与疾病的易感性和发病率密切相关。现有的核酸检测方案如基因测序、抗原抗体反应等耗时长、成本较高。CRISPR技术能够快速灵敏且高效特异地检测SNP位点的存在，协助进行遗传病的准确诊断和治疗。
Kiana Aran团队先后推出CRISPR-chip到SNP-chip的芯片技术，可以检测从镰状细胞病和肌萎缩侧索硬化症患者获得的样品中的SNPs突变，可为发现疾病和衰老的潜在过程提供更快的临床信息。另外这两篇文章将CRISPR体外诊断与电子技术相结合，为诊断应用开辟了全新的可能性。



图3. CRISPR用于SNP单点突变检测

CRISPR核酸检测能够在等温条件下完成高效特异检测，可以克服即时检测设备在分子检测中复杂温度控制的一些关键限制。总之，与传统的分子诊断技术相比，CRISPR诊断技术具有高灵敏、高特异、快速和低成本等明显优势，可广泛应用于传染病检测、癌症早期诊断、遗传病识别等多个领域。
舒桐科技凭借多年CRISPR分子诊断开发经验，可提供多种Cas12a蛋白及相关产品。助力基于CRISPR技术的分子诊断研究和产品开发。

产品清单




舒桐Cas12a蛋白酶活检测

1、体外切割酶活检测  


2、反式剪切能力检测





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