藥明康德/報道

今日,，知名華人科學(xué)家張鋒教授與同事在《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文,，介紹了一種全新的CRISPR應(yīng)用工具，用以檢測核酸,。這一工具能快速檢測RNA或DNA分子,，靈敏度甚至有望檢測出單個核酸。這一重磅研究對于科研與全球公共衛(wèi)生有著極大的影響,。

早在2010年,，科學(xué)家們就意識到，CRISPR平臺也許能被用來檢測病毒的核酸,。但在當(dāng)時,，它的基因編輯潛力過于出眾，光芒在一定程度上掩蓋了其他領(lǐng)域應(yīng)用的可能性,。直到CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)趨于完善之時,，科研人員才有余力檢視它在病毒檢測上的潛力。

科學(xué)家們在今日發(fā)表的這個系統(tǒng)與CRISPR-Cas9系統(tǒng)有著本質(zhì)上的差異,。它由向?qū)NA（gRNA）和Cas13a蛋白等部分組成,。向?qū)NA能帶領(lǐng)Cas13a蛋白識別并剪開帶有特異序列的RNA。然而Cas13a有一個奇怪的特點,，當(dāng)它切開特異的RNA后,，就無法管住自己的“雙手”，開始瘋狂切開它能遇到的任何RNA,。利用這一特性,，張鋒教授與James Collins教授在這套系統(tǒng)里塞入了一種帶有RNA的熒光標(biāo)志物,。平時它不會發(fā)出熒光，但一旦Cas13a到處“搞事情”,，這種熒光標(biāo)志物的RNA就會被切開,，讓它發(fā)出明亮的光芒。

▲這項全新CRISPR應(yīng)用的原理（圖片來源：《科學(xué)》）

也就是說,，只要設(shè)計好合適的向?qū)NA,，并提供Cas13a與熒光標(biāo)志物，那么一旦這套系統(tǒng)識別到匹配的RNA序列,，就會發(fā)出熒光,，告訴研究人員“我們找到了！”

這套系統(tǒng)的靈敏度達到了50fM（1fM為10的負(fù)15次方摩爾每升）,。

盡管和之前的一些研究相比，它的靈敏度提高了數(shù)百萬倍,，但研究人員依然沒有滿足,。他們想要把靈敏度進一步提高，增加到阿摩爾級（aM,，10的負(fù)18次方摩爾每升）,。為了達到這一目標(biāo)，他們又用上了“等溫擴增”（isothermal amplification）技術(shù),，進一步降低了對初始核酸濃度的需求,。

在后續(xù)的實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn),，使用“等溫擴增”技術(shù)的這套CRISPR系統(tǒng)無論是對RNA還是DNA,，靈敏度都達到了單分子級。

這種不遺漏任何線索的特性讓研究人員想到了福爾摩斯（Sherlock Holmes）,。于是他們杜撰了一個名字,，把這套系統(tǒng)稱為SHERLOCK（Specific High Sensitivity Enzymatic Reporter UnLOCKing）,。

這套系統(tǒng)開發(fā)出來可不是為了好玩。研究人員相信,，它能用于各種疾病的檢測。首先,，研究人員在不同的病毒上測試了它的特異性。實驗表明,，它能很好地區(qū)分兩種很類似的寨卡病毒株,。這對于準(zhǔn)確診斷病情,，有效預(yù)防疫情爆發(fā)而言，有著現(xiàn)實的應(yīng)用價值,。

隨后,，研究人員又開始將它用于檢測癌癥突變,。在癌癥的早期診斷領(lǐng)域，液體活檢是一大熱門——科學(xué)家們希望從血液中分離出專屬于癌細胞的突變,，從而得知癌癥是否開始發(fā)作,。然而,，由于血液中有著大量的非癌細胞DNA，這一檢測過程也是困難無比,。在今日發(fā)表的論文中,，研究團隊使用現(xiàn)成的樣本，來模擬患者的血液,。而實驗表明,，SHERLOCK同樣能以阿摩爾級的靈敏度，識別出腫瘤特有的突變,。

▲在人類基因組中,，這套系統(tǒng)能輕松檢測出不同的SNP