CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)是大多数细菌及古细菌中抵御病毒入侵的一种获得性免疫方式。从1987年首次发现CRISPR, 到最近几年CRISPR-associated(Cas)技术的广泛应用,以及2020年的诺贝尔化学奖颁给了CRISPR的发现者,CRISPR技术被誉为会改变和造福人类的发明。CRISPR/Cas技术在基因治疗、合成生物学,疾病模型和科学研究方面的应用如爆发的火山,一发不可收拾。
除此之外,科研人员发现部分Cas蛋白(如 Cas12、Cas13和Cas14) 具有“ 附带切割” 活性,可非特异性切割环境中的游离核酸,包括荧光报告分子,因而被开发为高效、快速、低成本和高灵敏度的分子传感器,并开发为有效、快速、低成本和高灵敏度的分子检测工具,推动了核酸检测技术的快速发展,并取得一系列重要成果,被称为下一代分子诊断技术!
CRISPR诊断的原理就是:当待检体系中存在靶标核酸时,Cas蛋白在向导RNA的引导下特异识别靶标序列,形成复合物,进而被激发出针对单链RNA的“附带切割活性“,将体系中的荧光标记探针切碎,发出荧光信号,完成检测过程,通过检测体系是否发光来判断靶标核酸是否存在。
CRISPR/Cas系统具有作为疾病和病原体检测诊断工具的潜力。大多数已报道的 CRISPR/Cas生物传感系统具有易于开发、高分辨率、高灵敏度、低成本和操作简易的优点。
与基于PCR的传统检测方法相比,在结合适当的扩增方法条件下,大多数基于结合RPA的CRISPR/Cas 的核酸诊断系统都显示出了单碱基分辨率和amol 级灵敏度的核酸检测能力。如,采用的RPA 预扩增的SHERLOCK 方法检测灵敏度达到amol 级。
基于 CRISPR/Cas的检测方法摆脱了复杂的仪器、昂贵的试剂和专业操作人员,因此在成本方面有了很大的进步。胶体金试纸条可以大批量生产,在室温下能储存一年以上,并可在日常生活中使用。例如,SHERLOCK试纸条的检测费用约为 1美元以下,这种方式十分适合于低成本的即时诊断。除了试纸条,借助生物传感器将检测信号转换为一系列易读信号,并借助裸眼或便携式仪器进行检测结果的输出,也可以大大降低成本。
简单便携,不依赖昂贵的仪器和严苛的实验环境,检测所需时间短,标本前处理可以非常简单。
美国Lucira公司推出了首款居家新冠检测产品,可以达到98%的准确率,快至30min出结果,阳性结果只需要11min。
伯杰利用由其实验室开发的CRISPR诊断专利技术,成功开发的国内首款CRISPR快检一体机BG-Nova-X8,可以在30-40分钟内完成24个新冠标本检测。
现有的检测系统大多不能实现定量、多通道检测,PAM 序列的依赖性和检测时间的延长也限制了其应用。然而,CRISPR系统在检测核酸、小分子和细菌病原体方面已经成功地展示了高灵敏度、超分辨率特异性、低成本和高效率的优点,具有无可比拟的的优越性。随着 CRISPR/Cas 技术的逐渐发展,这一检测系统将在疾病诊断、环境评估、食品质量快速评估等其他领域有巨大的应用前景。
艾迪基因主要围绕CRISPR开展技术创新,其用改造的cas系列蛋白酶(LwasCas13a、LbuCas13a、AapCas12a、LbCas12a和SpCas9高纯度、高活性,而且灵敏性高,已经供给国内近百个实验室和诊断企业使用,本公司的Cas酶活性明显优于和市面上的其他公司的酶,并且检测极限可以达到amol级别。