核酸檢測：傳染病原檢測、食品安全檢疫及致病基因篩查

　　高效精準的核酸檢測技術在傳染病原檢測、食品安全檢疫和致病基因篩查等許多方面具有重要的應用。基于CRISPR的基因組編輯技術極大地革新了生物醫學研究。有趣的是，除了能夠通過對基因組精準操控來進行功能基因組學研究，最近一些研究發現CRISPR系統的某些效應蛋白，例如Cas12a，在切割靶DNA后會受激獲得切割非靶向單鏈DNA（ssDNA）的活性，從而能夠用于快速簡便地進行核酸檢測，在傳統的PCR和測序技術之外建立了一種新的核酸檢測技術。

　　CRISPR-Cas12b/C2c1系統大多來自嗜熱菌，由于其嗜高溫的特性研究相對較少。中國科學院動物研究所李偉團隊在2018年首次成功地改造Cas12b系統用于哺乳動物基因組編輯，建立了Cas9和Cas12a之后的第三個CRISPR基因編輯工具。在此基礎上，研究團隊發現Cas12b蛋白在激活之后同樣具有任意切割ssDNA的特性，并開發出 CDetection（Cas12b-mediated DNA detection）檢測系統，可以用于微量DNA的簡便快速檢測。CDetection是集Cas12b蛋白、向導RNA、ssDNA熒光報告分子和 RPA（recombinase polymerase amplification）等溫擴增于一體的DNA快速檢測系統。Cas12b蛋白在靶向切割RPA擴增目標DNA后激活ssDNA切割活性，任意切割ssDNA熒光報告分子，從而發出熒光信號（如圖）。基于團隊前期研究發現的Cas12b能夠適應較廣溫度（25~60℃）和pH（1~8）的穩定性，CDetection系統相較Cas12a-DETECTR系統具有更高的靈敏度，可以實現亞aM（10-19 M）的靈敏DNA檢測；同時，通過tgRNA（tuned gRNA）的引入，CDetection可以實現單堿基的區分。利用CDetection系統，能夠快速地實現細胞、血液、尿液以及動植物中的細菌和病毒感染、基因分型以及SNP突變檢測（如圖）。

　　7月2日，相關成果發表于國際學術期刊Genome Biology。該研究工作由動物所和中科院干細胞與再生醫學創新研究院完成。動物所研究員李偉和周琪為論文的通訊作者；博士生滕飛、郭璐為共同第一作者。該研究受到中科院戰略科技先導專項及科技部、基金委等的資助。

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圖：CDetection實現DNA的快速精準檢測