基于CRISPR/Cas技术的核酸检测研究进展

由成簇、规则间隔的短回文重复序列（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR）和CRISPR相关蛋白（CRISPR-associated protein,Cas）组成的CRISPR/Cas系统是广泛存在于多数细菌和古细菌中的一种适应性免疫系统。CRISPR/Cas系统可识别并结合外源入侵的核酸分子,之后Cas蛋白的切割活性被激活,能够对入侵的核酸分子进行切割使其降解。利用CRISPR/Cas系统特异的序列识别及切割活性,将其应用于核酸检测中,为提高检测灵敏度及特异性等性能指标提供了一种新思路。本文介绍了CRISPR/Cas系统的发展、作用机制等,对多样化的Cas蛋白在核酸检测中的代表性应用研究进行总结,进一步讨论了CRISPR/Cas技术应用于核酸检测中存在的优缺点,并对未来研究进行了展望,为基于CRISPR/Cas技术的核酸检测方法在病原微生物的检测中提供参考和依据。     

CRISPR/Cas12a系统：核酸检测的多功能工具

规律成簇的间隔短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR）是原核生物的适应性免疫系统,对抗外来遗传物质（如质粒和噬菌体）的攻击。近年来,科学家们发现了一种新型基因编辑工具,一种强大的分子剪刀CRISPR/Cas12a系统,该系统在对靶标DNA进行切割的同时还具有对体系内单链DNA进行任意切割的活性,并将其转移到体外检测系统。本文对CRISPR/Cas12a系统组成、结构、Cas12a与Cas9的对比和CRISPR/Cas12a系统在核酸检测中的应用进行了综述。     

CRISPR/Cas9技术在表观基因组中应用的探讨

成簇规律间隔短回文重复序列/成簇规律间隔短回文重复序列关联蛋白9(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated proteins,CRISPR/Cas9)技术是近5年来在生物基因改造中应用最广泛的新型编辑工具,具有成本低、效率高、多位点打靶以及脱靶效应可预测等优点,正在成为不同生物体中设计基因组的有力工具。表观遗传的不断发展对分子生物学的中心法则提出挑战,包括DNA中碱基和组蛋白的修饰、非编码RNA对基因组和染色质结构的调节中都起到至关重要的作用。对CRISPR/Cas9系统的改造可以对表观基因组进行修饰。对CRISPR/Cas9系统在表观基因组中进行修饰的应用进行概述,讨论了定向修饰基因组存在的问题,以期为CRISPR/Cas9系统在基因组编辑领域的应用提供参考。     

CRISPR-Cas生物传感器研究进展

成簇规律间隔短回文序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)系统是广泛存在于细菌中的一种特有的免疫防御机制,与特殊的Cas蛋白结合后能够有效的对外源的核酸分子进行特异性片段化,并进一步促进其降解。CRISPR-Cas系统具有独特的靶向性,为开发针对于核酸为底物的生物传感器提供了新的概念。越来越多的研究人员根据不同Cas蛋白的性质,建立了独特的逻辑系统对靶标物质进行准确识别,基于CRISPR技术的生物传感器也开拓了该技术在基因编辑以外领域的应用。介绍了CRISPR-Cas系统的起源、作用机制和科学分类,根据生物传感器的作用方式以及识别底物进行了分类,并对基于CRISPR-Cas系统的高效生物传感器的应用前景进行了展望。     

CRISPR/Cas:可应用于病毒检测和抗病毒治疗的前沿技术（英文）

近年来,病毒感染疫情频发,凸显了高效便利的病毒检测技术以及抗病毒药物研制的迫切性。基于成簇的规则间隔短回文重复序列（CRISPR）和CRISPR相关蛋白（Cas）的工程系统在靶向和切割核酸方面具有较高的特异性和效率,是目前使用最为广泛的基因编辑工具。该系统目前也广泛应用于病毒学研究和相关医疗实践。本文重点介绍了Cas9、Cas12和Cas13这三种最常用的CRISPR/Cas系统在病毒检测和抗病毒治疗中的应用。在病毒检测方面,Cas9通过与荧光传感器、电化学传感器和侧流层析试纸等生物传感器相结合,提高了生物传感器检测的灵敏度和准确性。Cas12和Cas13则基于其反式切割活性,目前已经开发了多种技术来检测DNA和RNA病毒,如SHERLOCK和DETECTER。在抗病毒治疗方面,Cas9已被用于靶向切割病毒DNA,从而抑制病毒的复制,其靶标包括DNA病毒的基因组和逆转录病毒的中间产物DNA;而Cas13则被用于靶向病毒RNA,其靶标包括RNA病毒的基因组和病毒mRNA。尽管CRISPR/Cas系统在灵敏度、效率和便利度等方面具有多种优势,但在一些方面仍不可避免地存在局限性,如脱靶效应、...     

CRISPR/Cas9介导的基因组编辑技术

规律成簇间隔短回文重复序列(CRISPR)协同其相关蛋白Cas组成了细菌和古细菌的获得性免疫系统。利用该系统可以对外来某一特定单链或双链DNA实施高度特异性沉默或降解的特性,近年来对基因组进行精确定点编辑的CRISPR/Cas系统迅速发展。着重介绍了CRISPR/Cas系统的研究历史、结构、分类及作用机制,并分析讨论了现阶段以Cas9为核心的Ⅱ型系统在应用方面存在的问题及前景。     

CRISPR/Cas9技术在感染性疾病中的应用

成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关蛋白9〔clustered regularly interspaced short palindromic repeat(CRISPR)/CRISPR-associated protein 9(Cas9),CRISPR/Cas9〕是一种新兴的基因编辑技术,与以前的三大基因编辑技术——归巢核酸内切酶、锌指核酸酶和转录激活因子样效应物核酸酶技术相比,其在靶向特异性、操作简便性、治疗彻底性、应用广泛性等方面具有更大的优势和发展潜力。艾滋病、乙型肝炎、疟疾等感染性疾病的治疗一直是医学上的重大难题,科学家正努力尝试利用CRISPR/Cas9技术解决这些医学难题。本文主要综述了CRISPR/Cas9技术在这些感染性疾病中应用的研究进展。     

CRISPR/Cas系统研发进展及展望

成簇间隔的短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeat sequences,CRISPR)发现至今已有20年,但从第一个CRISPR/Cas基因编辑的成功应用至今,其在医药、农业、环保等领域短时间内即有了迅猛发展。归纳总结了CRISPR/Cas系统的分类和应用进展,阐述了该技术的研发现状、研究热点与发展态势,并对CRISPR/Cas技术的应用前景提出展望。     

CRISPR/Cas9无所不能?

正CRISPR-Cas9(规律成簇的间隔短回文重复相关蛋白9,clustered regularly interspaced short palindromic repeats(CRISPR)-associated protein 9)是原核生物在长期演化中形成的用来对抗病毒或外源DNA入侵的适应性免疫防御机制.2013年,研究人员首次报道改造后的CRISPR/Cas9系统可实现快速、特异和高效地切割真核细胞DNA[1,2].随后,CRISPR/Cas9在多个物种中的基因编辑能力被相继证实,并经过多种巧妙的改造,为生物     

CRISPR/Cas9基因编辑技术最新研究进展

成簇的规律间隔的短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)是存在于细菌和古细菌的获得性免疫系统,通过其转录产物cr RNA(CRISPR RNA)及CRISPR相关蛋白(CRISPR-associated,Cas),尤其是Cas9蛋白特异性抑制入侵DNA。该系统也由于其种种优势而被广泛应用于基因编辑技术。本文将主要从CRISPR/Cas9系统的相关概念、原理、最新研究进展等三个方面进行阐述,重点介绍其最新研究进展,并就CRISPR/Cas9技术的未来发展进行简要论述。     

基于CRISPR/Cas生物传感原理的病原菌检测技术研究进展*

病原菌的快速准确检测是实现疫情高效防控、疾病精准治疗、污染环境及时处置的关键。而现有的病原菌现场快速检测技术,主要以定性分析为主,假阳性/假阴性受到诟病,检测准确性仍有待提升,亟待发展基于新原理、新方法的病原菌快速检测技术。基于CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)的生物传感技术因具有高灵活性(对不同的基因靶点只需改变crRNA序列)、高特异性(单碱基分辨)、高灵敏(优于10^-18 mol/L浓度)、可编程、可模块化、低成本、可在各种体外介质中高效稳定运行等独特优势,打破了传统分子诊断与检测技术的局限性,正在成为下一代病原菌检测技术的引领者。在该技术中,Cas效应蛋白被用作高特异性的序列识别元件,结合不同的生物传感机制,即可用于病原菌的高特异性快速灵敏检测。在总结CRISPR/Cas生物传感技术原理的基础上,综述了用于病原菌检测的CRISPR/Cas12和CRISPR/Cas13生物传感技术研究进展。通过阐述CRISPR/Cas生物传感技术在实际应用中面临的挑战,展望其未来的发展前景。     

Novel nucleic acid detection strategies based on CRISPR-Cas systems: From construction to application

Beyond their widespread application as genome-editing and regulatory tools, clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)-CRISPR-associated (Cas) systems also play a critical role in nucleic acid detection due to their high sensitivity and specificity. Recently developed Cas family effectors have opened the door to the development of new strategies for detecting different types of nucleic acids for a variety of purposes. Precise and efficient nucleic acid detection using CRISPR-Cas systems has the potential to advance both basic and applied biological research. In this review, we summarize the CRISPR-Cas systems used for the recognition and detection of specific nucleic acids for different purposes, including the detection of genomic DNA, nongenomic DNA, RNA, and pathogenic microbe genomes. Current challenges and further applications of CRISPR-based detection methods will be discussed according to the most recent developments.     

Comparison of CRISPR/Cas and Argonaute for nucleic acid tests

Guided, programmable, and target-activated nucleases, exemplified by Cas in the clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated protein (Cas) system and Argonaute (Ago), are emerging as a new generation of nucleic acid tests (NATs). A specific approach for comparison of these two nucleases side by side in terms of similarities, differences, and complementarities is instrumental for the sensible design of novel NATs.     

Applications of CRISPR/Cas9 technology for modification of the plant genome

Genetica - The CRISPR/Cas (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/ CRISPR associated protein 9) system was discovered in bacteria and archea as an acquired immune response to...     

CRISPR–Cas system: a powerful tool for genome engineering

Targeted gene regulation on a genome-wide scale is a powerful strategy for interrogating, perturbing, and engineering cellular systems. Recent advances with the RNA-mediated Cas9 endonuclease derived from clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated proteins (Cas) systems have dramatically transformed our ability to specifically modify intact genomes of diverse cells and organisms. The CRISPR–Cas system has been adapted as an efficient, facile, and robust gene-targeting technology with the potential for high-throughput and multiplexed genome engineering. Exciting breakthroughs in understanding the mechanisms of the CRISPR–Cas system and its enormous potential for applications across basic science, agricultural and biotechnology.     

CRISPR/Cas9基因组编辑技术在癌症研究中的应用

CRISPR/cas9基因组编辑技术因其设计简单以及操作容易,使其在基因编辑的研究中越来越受到欢迎。利用该技术,科研人员可以实现在碱基的水平对基因组进行定点修饰。CRISPR系统现已经被广泛地应用到多个物种的基因组编辑以及癌症的相关研究中。本文在最新研究进展的基础上,结合对癌症研究及基因组编辑技术的理解,对CRISPR/Cas9技术在癌症研究中的应用进行了综述。     

A simplified and efficient germline-specific CRISPR/Cas9 system for Drosophila genomic engineering

The type II CRISPR/Cas9 system (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated) has recently emerged as an efficient and simple tool for site-specific engineering of eukaryotic genomes. To improve its applications in Drosophila genome engineering, we simplified the standard two-component CRISPR/Cas9 system by generating a stable transgenic fly line expressing the Cas9 endonuclease in the germline (Vasa-Cas9 line). By injecting vectors expressing engineered target-specific guide RNAs into Vasa-Cas9 fly embryos, mutations were generated from site-specific DNA cleavages and efficiently transmitted into progenies. Because Cas9 endonuclease is the universal component of the type II CRISPR/Cas9 system, site-specific genomic engineering based on this improved platform can be achieved with lower complexity and toxicity, greater consistency, and excellent versatility.