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基于CRISPR的生物传感方法用于细胞生物学成像以及体外快速检测

生物分析化学的核心目标之一是模块化程序化的高精度检测。近年来,CRISPR 技术被广泛应用于基因工程等生物科学技术,归因于其可编程化模块化的设计方式以及其精准诱导的工作原理。基于这样的优势,CRISPR的本质便是一个生物分子传感器,具有目标DNA/RNA传感诱导的剪切功能。因此从生物分析化学的角度来看,CRISPR是一个集成的精确传感诱导的功能生物分子 (sensor and actuator),可用于直接连接传感后的生物信息转导过程,可助于实现集成的程序化模块化生物分析设计,为生物分析化学领域带进一个简化的精确的分析系统。


近日,杜克大学Yifan Dai 博士、新南威尔士大学Yanfang Wu博士与Guozhen Liu 教授和澳大利亚科学院院士 J. Justin Gooding 教授合作讲解了CRISPR生物传感的分子工作机理,总结了基于CRISPR的生物传感方法在细胞生物学成像以及体外快速检测中的应用。


作者首先总结了CRISPR的工作机理,从Cas蛋白寻找DNA上对应的PAM序列,确定了正确的PAM序列后,Cas蛋白开始解旋DNA,允许crRNA来入侵DNA,进行具体DNA信息的检查,DNA信息确认后,Cas蛋白开启执行剪切功能。通过连接剪切功能与一个物理性号的传导平台(光学或电化学),CRISPR的识别性号可以直接被获取和分析。基于此原理,作者总结了用于体外检测的CRISPR系统和其优势。此外,作者还讲解了如何使用dCas蛋白系统来引导和定位功能性蛋白(e.g.荧光蛋白),用于解析细胞生物学中重要的分子网络的路径,更加深入的帮助理解生物体的基本路径和中心法则及延伸。作者还总结了目前基于CRISPR生物传感的局限性和未来发展的方向。该工作发表在Angewandte Chemie International Edition。为生物分析化学领域引入了CRISPR这个新的分子分析系统,为未来的研究提供了新思路和方法。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

CRISPR Mediated Biosensing Toward Understanding Cellular Biology and Point‐of‐Care Diagnosis

Yifan Dai, Yanfang Wu, Guozhen Liu, J. Justin Gooding

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202005398


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