CRISPR基因编辑技术助力构建智能DNA水凝胶

大众医学  发布于:2019年9月2日 23:17 


近日,上海交通大学医学院分子医学研究院院长、中国科学院院士谭蔚泓受邀在世界顶级学术刊物《科学》杂志(Science,IF=41.037)在线发表题为《CRISPR技术助力智能核酸水凝胶》的评述,介绍了最新利用CRISPR基因编辑技术构建智能水凝胶体系的进展,该体系可用作便携,快速和定量的生物传感器,用于检测危险病毒病原体的特定菌株,区分病原菌、人类DNA的基因型,体外鉴定无细胞肿瘤DNA突变等。DNA水凝胶与CRISPR-Cas系统结合将有利于提高基因编辑相关应用的精确性,高效性以及时空可控性。这是分子医学研究院依托并以上海交通大学医学院附属仁济医院为第一作者单位的第一篇在《科学》杂志发表的文章。本文第一作者为研究员韩达,共同通讯作者为研究员李娟和谭蔚泓院士。

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CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) ,是细菌特有的一种免疫防御机制,可以选择性地把病毒基因从自己的染色体上切除,进而达到保护自身的目的。利用这种机制,科学家开发了基于CRISPR的基因编辑技术,是目前最有效、应用最广泛的基因编辑技术。

据谭蔚泓院士介绍,DNA水凝胶是一种由DNA分子自组装形成的一种介于流体和固体之间的亲水材料,具有优异的生物相容性、多种可设计的刺激响应能力,被广泛应用于药物递送和人工组织等智能诊疗领域中。但目前,基于DNA的水凝胶体系设计复杂,对外部刺激的快速识别和响应通常需要高浓度的触发信号,限制其在生物传感和诊断的应用中。

论文中,谭蔚泓院士、韩达研究员、李娟研究员介绍了一种利用DNA剪切酶Cas12a进行程序性核酸切割的DNA智能水凝胶的构建方法,这种方法可以构造高灵敏性、高选择性以及可模块化的DNA水凝胶,这种水凝胶可以应用于病毒检测、细胞培养、电路控制、信号传递等多个领域中,极大地拓展了智能DNA水凝胶的应用范围,同时也标志着CRISPR基因编辑技术进军材料领域。值得一提的是,作为该领域的开拓者,谭蔚泓团队自2008年起,构建了一系列基于功能核酸的DNA水凝胶研究平台,解决了该领域的一系列挑战性问题。

上海交通大学医学院分子医学研究院由中国科学院院士、发展中国家科学院院士谭蔚泓教授领衔建立,并依托上海交通大学医学院附属仁济医院实体建设。研究院以重大疾病标志物的发现、分子药物、分子影像探针、分子病理学早期诊断、重大疾病的发病机制、POCT新型检测器及可穿戴式检测设备、单细胞测序个性化诊疗、治病菌耐药以及肠道菌群对健康的影响等科学研究为主与临床各学科展开深入多学科交叉与合作,聚焦生物医药领域,发挥分子医学和临床医学的领先优势,合力加快上海具有全球影响力的科技创新中心建设。

 

(仁济医院 袁蕙芸 叶佳琪供稿)