發布日期：2019-04-17

　強大的基因編輯工具有望實現拉沙熱等疾病的早期診斷，控制傳染病蔓延。

　　尼日利亞爆發的拉沙熱感染今年已造成69人死亡，或將成為史上有記錄的最致命疫情。為了減少今后幾年的拉沙熱死亡人數，尼日利亞的研究人員正嘗試開發一種基于基因編輯工具CRISPR的全新診斷性測試方法。

　　Fehintola Ajogbasile是尼日利亞非洲傳染性疾病基因組卓越中心（the African Centre of Excellence for Genomics of Infectious Diseases）的一名研究生， 她正在運用CRISPR診斷性測試方法尋找血液樣本中的拉沙病毒。

　　新方法將依賴于CRISPR根據編程程序搜尋基因片段的能力——此處目標特指拉沙病毒的RNA。如果這個方法取得成功，就能在早期發現各種病毒感染的癥狀，讓治療方法更為高效，幫助醫務人員控制傳染病的蔓延。

　　洪都拉斯和美國加州的科學家正在測試將CRISPR診斷用于檢測登革熱病毒、寨卡病毒和人乳頭瘤病毒（HPV）癌癥相關毒株的效果。同時，剛果民主共和國正計劃開展對埃博拉病毒進行CRISPR檢測的研究。

　　尼日利亞救世主大學的分子生物學家Jessica Uwanibe正在開發一種拉沙熱診斷方法，她認為強大簡便的檢測有助于降低拉沙熱的死亡率——拉沙熱的死亡率可高達60%。“我正在做的研究關乎無數人的生命。”

　　“試用”期

　　大部分傳染病的診斷都要借助于專業知識、精密設備和充足電源，而這些資源在拉沙熱爆發的地區都很緊張。CRISPR檢測方法對傳染病的診斷準確率與傳統方式不相上下，又幾乎和家庭驗孕一樣簡單，是一種很有吸引力的做法。由于經過改造的CRISPR可以靶向特定基因序列，研究人員希望開發出一種基于CRISPR的工具，可以通過微調在一周內識別出正在傳播的所有病毒毒株。

　　加州大學伯克利分校的生物化學家Jennifer Doudna正在開發一些類似工具，她說：“這是CRISPR大有可為的一個方向。”

　　麻省理工學院-哈佛大學博德研究所的研究人員將CRISPR與Cas13蛋白聯用，開發出一種CRISPR 診斷技術，而Uwanibe團隊正在對這一技術進行測試。與最早用于CRISPR基因編輯的Cas9酶不同的是，Cas13能夠根據要求切割靶基因序列，再對RNA進行任意切割。雖然這種行為在編輯基因時會出現問題，但對于診斷來說則是一大利器，因為所有切割都能作為信號。

　　2018年，博德研究所團隊將最新修正的檢測方法命名為SHERLOCK，并在其中增加了被Cas13切割后會釋放信號的RNA分子。被切割的RNA會在紙帶上形成深色帶 ——效果類似于驗孕測試的視覺提示，這些深色帶的出現表示改造后的CRISPR所要尋找的目標基因序列是存在的。

　　目前，尼日利亞的團隊正在測試這類診斷方法，觀察其經過改造后在人體內尋找拉沙病毒的準確性——這些人群的拉沙病毒會先通過傳統試驗室方法聚合酶鏈式反應（PCR）得到確認。

　　博德研究所的遺傳學家Kayla Barnes 表示，SHERLOCK在尼日利亞的檢測費用只有PCR的一半，約兩小時就能出結果，而PCR需要四小時。兩種檢測手段都需要用電處理樣本，但SHERLOCK對停電的敏感度不像PCR這么高，而停電現象在尼日利亞可謂見怪不怪。Barnes說：“我們希望實現只靠一個加熱器就能帶動整個汽車發電機。” 

　　增兵添將

　　Doudna團隊開發的其它CRISPR檢測方法利用不同屬性和專利的Cas蛋白靶向不同的疾病。他們會用Cas12a蛋白診斷HPV，而不是Cas13。Cas12a在鎖定靶標后也能進行任意切割，但切割的是DNA而不是RNA。這種檢測能夠區分與宮頸癌或肛門癌有關的兩類HPV。

　　Doudna希望這種檢測方法能幫助非洲國家控制宮頸癌的死亡率——由于診斷過遲造成的治療延誤在這些國家很常見。去年，Doudna與他人在舊金山建立了初創公司Mammoth Biosciences，希望能進一步開發這種診斷方法。目前，該公司正利用來自加州的人員血液樣本進行測試。

　　伯克利分校和Mammoth的研究人員希望借由新發現的Cas14和CasX蛋白，進一步壯大CRISPR工具箱，Cas14和CasX的體積較小，很適合被納入診斷技術當中。

　　市場應用潛力

　　世界衛生組織的一名技術官員Dhamari Naidoo說：“這些創新非常振奮人心。”但她也表示，如果要讓CRISPR檢測惠及低收入國家，一如技術開發人員所希望的那樣，研究人員就必須確保技術獲得許可，具備制造條件且定價合理。

　　Naidoo認為研究人員對這一層面常欠缺考慮。比如，已經開發的埃博拉病毒診斷性測試約有十幾種，但在剛果民主共和國最新爆發的埃博拉疫情中，只有兩種能投入使用。其余檢測方法皆因經濟困難而被迫擱置，如市場規模過小，無法攤付制造商的生產和分銷成本。

　　此外，加州大學伯克利分校與博德研究所之間持續不斷的專利紛爭，讓基于CRISPR的診斷方法從經濟角度看來也是面臨著重重困難。但Doudna與博德研究所SHERLOCK項目負責人Pardis Sabeti均表示，他們一定會許可自己的工具，讓那些需要診斷的人用上這些技術。

　　對于Uwanibe來說，這一天早已等不及了。她說：“我希望我們的速度能再快一點。”

來源：Nature自然科研