作为新一代的基因编辑技术，规律成簇的间隔短回文重复序列及其相关蛋白(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/clustered regularly interspaced short palindromic repeats-associated proteins，CRISPR/Cas)系统具有强大的基因编辑功能，已被应用于许多领域。目前，已开发的规律成簇的间隔短回文重复序列相关蛋白(clustered regularly interspaced short palindromic repeats-associated protein, Cas)9、Cas12、Cas13和Cas14检测系统被广泛应用于传染病病原体的核酸检测，具有检测成本低、操作简单、灵敏度高等优点。本研究介绍了CRISPR/Cas系统的发展史、作用机制，以及几种Cas蛋白在传染病相关病原核酸检测中的应用。

CRISPR-Cas系统是细菌抵御噬菌体入侵的适应性免疫系统,按照其效应蛋白的不同分为两大类.其在特异性识别切割目标序列的基础上,还附带有切割周围单链DNA和RNA分子的反式切割特性,这种特异的识别机制为分子诊断带来了新机会,本文简单介绍了CRISPR-Cas的机制和类型,重点关注已经用于分子诊断的CRISPR-Cas系统,列举了其应用和相关研究进展.

近年来,成簇规律间隔短回文重复序列/成簇规律短回文重复序列相关蛋白(CRISPR/Cas)系统凭借其简单、高效的基因编辑能力,已被广泛应用于生物、医学等多个研究领域.随着CRISPR技术的快速发展,CRISPR/Cas系统已被开发为一种快速、便携、低成本、高灵敏度的分子检测工具,在病原体检测、耐药性分析、单核苷酸多态性(SNP)分型、肿瘤基因突变检测等方面取得重大突破.文章就不同Cas蛋白在分子检测中的最新研究进展进行综述,并对其应用前景进行展望,以期为从事相关领域的科研工作者提供参考与帮助.

成簇的规律间隔的短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,Crispr)/Crispr相关蛋白(Crispr-associated proteins,Cas)系统彻底变革了基因编辑和基因表达的方式,其中靶向切割DNA特定位点的Crispr/Cas9系统的研究日趋成熟,而目前靶向切割RNA的Crispr/Cas13系统研究较少.Cas13由crRNA(Crispr RNA,crRNA)引导,特异性识别靶向RNA片段,激活后特异性剪切靶向片段,随后对附近的RNA片段进行无差别的"附带剪切",在分子诊断及个体化治疗上具有广阔的应用前景.该文主要对靶向RNA的Crispr/Cas13系统的作用特点及机制进行阐述,并对在临床分子诊断及疾病治疗中的研究进展进行综述.

成簇的规律间隔的短回文重复序列(CRISPR)-CRISPR相关蛋白(Cas)系统是一个强大的基因编辑工具.相对于Cas9,Cas13a可靶向多基因转录产物,从而调控基因功能表达,填补了Cas9仅限于DNA水平的编辑及脱靶效应等缺陷.不仅如此,利用Cas13a靶向RNA的特性,该系统被成功地改造成下一代核酸诊断工具.文章概述了CRISPR-Cas13系统在基因编辑及分子诊断领域的最新研究进展,并对该系统的应用前景进行了展望.

目的 基于CRISPR-Cas13a附带切割荧光检测原理,建立H7亚型禽流感病毒无扩增直接检测方法.方法 从GenBank下载700余条H7亚型禽流感病毒的HA基因核酸序列,比对后针对保守区片段序列确定病毒模板,筛选最佳crRNA并对CRISPR-Cas13a蛋白、H7-crRNA及荧光双标记探针等反应条件进行优化.结果 在优化的反应条件下,60 min内检测敏感度可达100pmol/L模板ssRNA.特异性良好,与甲型H1N1、H3N2、H9N2流感病毒,以及乙型流感病毒和新城疫病毒疫苗株RNA无交叉反应.结论 建立了针对H7亚型禽流感病毒的无需核酸扩增,直接进行CRISPR-Cas13a附带切割荧光检测的方法,可快速、准确和低成本地即时即地检测.

传统的核酸检测技术耗时长且对操作人员的专业水平要求高,开发精准、快速、便携、低成本、高特异性和灵敏度的新核酸检测系统具有重要意义.目前,CRISPR/Cas系统不但被广泛应用于基因编辑,而且随着部分Cas蛋白"附带切割"活性的发现,灵敏度高、特异性强的CRISPR/Cas系统被逐步开发为新型生物传感工具,用于生物的核酸检测.随着各种Cas效应蛋白的发现,研究人员开发了多种基于CRISPR/Cas系统的核酸检测方法(如SHERLOCK、HOLMES、DETECTR、HUDSON和CASLFA等)可检测各种靶标(包括细菌、病毒、癌症突变等).笔者综述了当前重要的用于不同靶标检测的CRISPR/Cas系统,包括检测核酸、其他小分子物质及病原微生物,讨论了其面临的挑战和应用潜力,最后推断,随着CRISPR/Cas系统的不断发展和完善,该系统在生物传感及临床分子检测领域的应用会越来越广泛.

成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关蛋白(CRISPR-Cas)系统是一种存在于大多数细菌和古菌中的"获得性免疫系统",已被广泛应用于生物、医学等多个研究领域.传统的Cas核酸酶(Cas9、Cas12和Cas13)因为分子尺寸较大,将基因编辑工具精确送到真核细胞内受到阻碍.研究发现,Cas12f是目前已知的最小RNA引导核酸酶,有着与众不同的属性:除分子比较小外;对单链DNA切割不需要靶标前间区序列邻近基序(Protospacer adjacent motif,PAM);非常长的(153～169个核苷酸)反式激活crRNA(tracrRNA);结合单拷贝向导RNA(gRNA)后的二聚化;不对称的双链切割模式;针对单链DNA的附带切割活性;对识别序列中间的碱基要求严格等.基于目前研究,Cas12f具体作用机制尚不明确,本文对近年来CRISPR-Cas12f起源、分类、作用机制及其在基因编辑领域中应用的研究进行综述,以期开发微型Cas12f精准基因编辑和治疗工具,同时为相关研究领域的科研工作提供参考.

规律成簇的间隔短回文重复序列(CRISPR)及其相关蛋白(Cas)简称CRISPR-Cas,是原核生物的一种适应性免疫系统,因其强大的基因编辑功能及核酸切割活性成为近年来的研究热点.感染性疾病的传统检测方法虽然特异度高,但存在灵敏度不够高、操作复杂、检测周期长等不足.随着CRISPR-Cas系统的发现及深入研究,目前依赖特异性识别靶标后所激发的Cas蛋白"附带切割"活性,已经开发出多项基于CRISPR-Cas的核酸检测方法,它们高效、简便、快速的优点弥补了传统诊断方法的不足.该文对CRISPR-Cas技术及其在感染性疾病核酸检测中的现状进行综述,旨在为开发更多基于CRISPR-Cas技术的检测新方法提供新思路.