陈根：基于CRISPR，开发新型DNA技术

文|陈根

想象一下，如果在画纸上做一幅画，不以常规的方式，而是将所有的颜料混合在一起，泼在纸上，出来就是一幅完美的艺术品，这样会不会很令人惊奇。

现在，研究人员开发出一种新技术，可以将 DNA 分子放置在表面的指定位置，然后混合中的每种蛋白质都会自组装成其相应的 DNA 序列，由此产生的 DNA 模板微阵列能够快速识别临床中有关联的蛋白质。

CRISPR来自微生物的免疫系统，这种工程编辑系统利用一种酶，能把一段作为引导工具的小RNA切入DNA，并在此处切断或做其他改变。以往研究表明，通过这些介入，CRISPR能使基因组更有效地产生变化或突变，效率比TALEN（转录激活因子类感受器核酸酶）等其他基因编辑技术更高。

CRISPR技术具有精准、廉价、强大、易于使用的特点。但CRISPR技术并不是全无缺点，在人类癌细胞系列中，它也可能产生大量“误伤目标”，尤其是对不希望改变的基因做修改。

近日，研究人员通过重新利用CRISPR技术，用来识别患者血液样本中的抗体。该技术涉及可定制的蛋白质集合，这些蛋白质与 Cas9 变体相连 ，Cas9 是 CRISPR 的核心蛋白质，将与 DNA 结合，但不会像用于基因修饰时那样切割 DNA。

当将这些 Cas9 融合蛋白应用于含有数千个独特 DNA 分子的微芯片时，混合物中的每个蛋白质都会自组装到芯片上包含其相应 DNA 序列的位置。这种技术称为“PICASSO”，是 Cas9 介导的自组织固定肽的简称。

该技术可以组装数千种不同的蛋白质，这表明它可以很容易地适应广谱医学诊断工具。此外，该技术可以从康复的 COVID-19 患者的血液中，识别来自病原体（包括 SARS-CoV-2） 的蛋白质结合的抗体。

总的来说，该研究展示了 PICASSO 在蛋白质研究中的应用，创造了一种可以快速适应医学诊断的工具，未来，其或许可以激发一类新的医学诊断产生。目前，该研究由哈佛医学院和波士顿布莱根妇女医院领导，相关的研究成果发表在Molecular Cell上。