CRISPR为啥会成为IVD的又一个热点?
来源: 体外诊断网 作者: iAnny 2020年12月04日 13:43
据国家药品监督管理局12月1日公布的最新医疗器械批件待取消息: 此次药监局批准杭州众测研发的新型冠状病毒2019-nCov核酸检测试剂盒(CRISPR免疫层析法),是国内首次批准基于CRISPR技术的新冠病毒检测。

CRISPR为啥会成为IVD的又一个热点?


来源:IVD学习笔记   作者:iAnny  


据国家药品监督管理局12月1日公布的最新医疗器械批件待取消息:


此次药监局批准杭州众测研发的新型冠状病毒2019-nCov核酸检测试剂盒(CRISPR免疫层析法),是国内首次批准基于CRISPR技术的新冠病毒检测。


                                   来源:国家药品监督管理局官网

此消息一出,还是引起了行业内讨论小高潮,对于CRISPR再次被关注。其实,早在今年5月7日,Sherlock Biosciences公司就曾宣布,其开发的新冠病毒CRISPR检测试剂盒已获得美国FDA授予的紧急使用授权(EUA),且相关团队发表文献,披露相关操作。
关于CRISPR系统的背景和应用,以下略作介绍。

Q:啥是CRISPR/Cas系统?


CRISPR的全称是Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats(成簇的规律间隔的短回文重复序列),Cas的全称则是CRISPR associated(CRISPR 关联),合在一起简称为CRISPR/Cas系统。该系统是一种原核生物的获得性免疫系统,具有记忆性,用来抵抗外源遗传物质的入侵,比如噬菌体病毒和外源质粒。

 

Q: CRISPR/Cas系统有哪些特点?


  • 特异性高——可以识别特定序列,甚至单个位点突变;

  • 爆发式工作模式——一旦系统被激活,凭借强大“记忆”会疯狂寻找体系中的目标序列,高效完成任务;

  • 多种选择——不同的工作情境下,可以选择不同的Csa系统,针对单链or双链;DNA or RNA。


Cas内切酶家族作用一览表

Q: CRISPR/Cas系统好干啥?


可广泛地应用于工业、农业和医疗;作为基因编辑器,可以人为定向进行工程菌改造、农作物优良品种培育、遗传病治疗,以及作为分子诊断的重要工具。



CRISPR/Cas可广泛地应用于工业、农业和医疗 图片来源:网络

 

Q: CRISPR/Cas系统目前在分子诊断领域实现了哪些应用?


加州大学(伯克利)的Jennifer Doudna博士创立Mammoth Biosciences,麻省理工的张锋博士创立Sherlock Biosciences,专注于开发以CRISPR/Cas系统为基础的分子诊断技术。


一览:Doudna博士创立Mammoth Biosciences和张锋博士创立Sherlock Biosciences


简单的说,两个团队最初都将CRISPR/Cas系统同RPA方式进行结合,不同点在于:


  • Doudna博士团队应用Cas12a能够剪切环境中的ssDNA或者dsRNA,而张锋博士团队使用Cas13a剪切RNA

  • Doudna博士团队省去DNA扩增后转录到RNA这一步骤

  • 结果检测:虽然都依赖于荧光信号的产生,但后来张锋博士团队将胶体金层析技术同分子诊断技术进行结合,摆脱依赖仪器进行判读的现状

  • 其他技术平台:张锋团队同生物传感器公司NANOSENS合作来开发CRISPR-Chip技术,技术的最大进步时不需要进行DNA的扩增,但是需要特制的仪器来接收和传出信号结果。


在接下来的2年内,两个团队从产品性能和即时检测可操纵两大维度上不断改进CRISPR诊断技术。产品性能的主要指标包括灵敏度、特异性、定量化、检测时间、多重化和抗干扰性,使得CRIPSR诊断技术在分子诊断领域可以应用于更多领域,如病毒检测(ZIKA)和病毒亚型区分(HPV),病菌识别和耐药性基因确认,及时检测(POCT),患者基因分型,以及癌症突变分析和液体活检等。

 

讨论:


在此次新冠疫情爆发初始,CRISPR/Cas系统快速响应,再次引起注目。

  • 张锋团队基于CRISPR技术的诊断技术,将检测方法开发成一种POCT产品,通过类似PH检测试纸的方法就可以判断是否感染了新冠病毒。该方法具有特异的高灵敏度,每微升里仅10-100个病毒拷贝就可以被检测出来。操作简单,一小时内就可以完成检测。

  • Doudna博士团队的DETECTR系统在不计算RNA抽提时间,仅需35min就可获得结果,且阳性检出率为95%,假阳性为0。

可见,CRISPR/Cas系统在分子诊断领域的应用前景一片大好。

 

目前国内也有些科研院所和企业在进行CRISPR/Cas系统的在治疗和诊断上的研究和研发,但是值得大家注意的是,国内对于基因治疗的法规约束问题和CRISPR/Cas系统专利应用问题。

 

最后,不得不说,虽然CRISPR/Cas系统的确拥有某些不可比拟的优势,但是,在应用过程依然要借助于其他方法或者平台来组合成最终呈现出来的产品。可见,一个产品最终的性能不仅仅由其中某一个技术的性能决定,而是取决于不同技术组合之后的综合性能。

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