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转载请注明：解螺旋·临床医生科研成长平台 《狂暴巨兽》的情节不算复杂，开头就讲了黑心财团在外太空搞基因编辑实验，结果一个空间站的人都成了变异老鼠的点心。由于女研究员操作失误，使三个装有变异病毒的容器坠落到地球，导致三只动物——大猩猩、狼和蜥蜴产生基因突变，接着摧毁世界被男主角拯救，还是那个俗气却又惊险的配方…… 当女主角拿出手机向巨石强森解释三只动物变异是由于CRISPR技术的时候，小编是惊呆的。黑心基因编辑公司把鲨鱼的无限生长基因，猎豹的速度基因……全部集中，才造成了三只连炮弹都打不死的怪兽出现。但是，CRISPR技术真的这么可怕么？！ CRISPR基因编辑技术，无疑是一项可能改变人类未来，在生命科技领域具有极大前景的新技术。俗话说，富人靠科技，穷人靠变异，虽然电影中的极端情况是不可能发生的，但它的利弊确实还有待深入探究。正确审视基因编辑技术，加以正确的规则控制，才能让电影中的类似情节没有发生的可能。 我们已经知道，CRISPR-Cas系统是适应性免疫系统，通过核酸传感器的功能来保护细菌免受病毒攻击。先前侵入细菌的病毒的核酸序列被存储在细胞基因组中，并且被Cas酶用作指导。如果病毒再次侵入，可以识别和结合相同的序列，然后通过序列特异性相互作用切割进入的病毒核酸。 来源于细菌化脓链球菌的特定CRISPR系统已被改造用作革命性生物医学研究的基因组编辑工具。此外，还有很多其他类型的CRISPR系统，每个系统都有其特定的特征。目前，有三项CRISPR系统研究都出现了一个不寻常的特征：在接合目标核酸后，还会盲目地切割其他附近的核酸，这一过程称为脱靶效应。这些研究将此活动用作信号放大器，通过切割许多任意的核酸，作为探测特定分子的标杆。 Chen 等人研究了一种使用Cas12a蛋白靶向病毒DNA的V型CRISPR系统。他们发现Cas12a具有脱靶效应，在与其特异性双链dsDNA靶标结合后不加选择地切割单链ssDNA。研究人员利用这一特性创建了一种检测病毒的诊断工具。 在他们的论断中，Cas12a指导序列旨在匹配病毒DNA中的特定目标。在与病毒靶标结合后，Cas12a裂变成了一个特殊结构： 一个被标记在一端的ssDNA和一个荧光团分子，另一端带有一个猝灭分子。在切割之前，荧光团发射的荧光被猝灭剂捕获。然而，在ssDNA被Cas12a切割之后，可以容易地检测到荧光（图1a）。他们使用一种称为重组酶聚合酶扩增（RPA）的过程来增强这种荧光信号，以扩增靶病毒DNA，产生比原始样品中更多的靶序列拷贝。 这个名为DETECTR（DNA endonuclease targeted CRISPR trans reporter）的研究小组的系统能够以极低的浓度检测目标DNA。（只需分析每微升样品一个分子）作者还表明，DETECTR可以从患者样本的原DNA提取物中辨别不同的人乳头瘤病毒株。 紧接着，Gootenberg 等人扩展了之前的工作，创建一个名为SHERLOCKv2（specific high sensitivity enzymatic reporter unlocking version 2）的研究。SHERLOCK的原始版本与DETECTR的工作方式类似，但使用的是Cas13，它结合并不加区分地切割RNA，而不是DNA。然而，SHERLOCK并不局限于RNA检测，RPA过程中可以包含一个转录步骤，用于从病毒DNA中产生RNA，从而能够通过代理检测DNA 。 他们在几个方面改进了SHERLOCK。首先，他们筛选了17位Cas13“家族成员”，并充分描述了他们的活动。作者发现Cas13变体的一个子集靶向相互排斥的序列。通过使用四种这样的Cas13蛋白质并为每种蛋白质设计特定的报道基因，作者创建了SHERLOCKv2系统，该系统可以同时检测多达四种病毒。此外，通过放大RPA的步骤，小组检测到的病毒DNA序列的浓度低到每毫升两份。 研究人员还发现，Cas13切割产物可激活另一种Cas蛋白Csm6。通过包含可以被活化的Csm6裂解的第二个ssRNA构建体（图1b），该组相对于背景增强了信号并且改善了SHERLOCKv2反应的动力学。最后，作者将所有这些进展结合到一个简单的分析中，其中将一滴样品应用于保存诊断的纸条，并给出比色读数。这种格式不需要仪器，大大增加了科学家和临床医生在高需求地区使用该技术的难易程度。 上述两种技术都需要严格的纯化步骤来防止病毒在测试过程中被身体的RNA消化酶降解。 Myhrvold 等人将之前报道的SHERLOCK版本与体液中这些酶的灭活方法配对，使之能够直接检测尿液和唾液中的病毒。他们的方法可以用来区分相关的病毒种类，由于它们会导致类似的症状，是很难区分的。 病毒基因组可以迅速变异，但是Myhrvold及其同事表示，他们可以使用他们的系统来区分不同于单个核苷酸突变的序列。这使他们能够鉴别从不同地理区域分离出来的寨卡病毒的菌株，以及携带称为小头畸形的发育状况相关突变的寨卡病毒。他们表明，可以在不到一周的时间内设计出合适的指导序列，整个方案可以在不到两个小时的时间内完成，而且只需最少的设备和处理样品。 上述的诊断工具是追踪和治疗病毒爆发的重大进展。但除病毒检测之外，它们也可以有多种应用，例如鉴定个性化药物的肿瘤特异性癌症突变，以及通过检测可能的生物污染物来提高农业和生物制造的质量控制。 然而，由于监管批准，大规模生产综合，配送物流和经济等因素，上述技术还需进一步的测试。可见，CRISPR技术还需不断完善和探究。正如狂暴巨兽带来的反思，我们要考虑到改造生命的“魔剪”尚存在一些问题，本着“理不辩不明”的态度，在实践中辩论，在讨论中进步。 参考文献 https://www./articles/d41586-018-04975-8 http://science./content/360/6387/436 http://science./content/360/6387/439 http://science./content/360/6387/444
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