使用基因剪刀检测疾病

 
在一项研究中，弗莱堡大学的研究人员介绍了首个电化学CRISPR生物传感器，该传感器可帮助改善对癌症等疾病的诊断。图片来源：Richard Bruch CRISPR / Cas技术不仅可以改变基因。弗赖堡大学的一个研究小组正在使用所谓的基因剪刀(科学家可以用来编辑遗传材料)，以便更好地诊断癌症等疾病。在一项研究中，研究人员介绍了一种微流控芯片，该芯片可识别RNA的小片段，从而比目前可用的技术更快速，更准确地指示特定类型的癌症。研究结果最近发表在科学杂志《先进材料》上。
他们还对从四个被诊断出患有脑肿瘤的孩子的血液样本中测试了CRISPR生物传感器。弗莱堡微系统工程师Can Dincer博士解释说：“我们的电化学生物传感器的灵敏度比其他使用CRISPR / Cas进行RNA分析的应用高五到十倍。”他与弗莱堡大学的生物学家Wilfried Weber教授一起领导研究团队。 Dincer强调说：“我们正在针对这种基因剪刀的新应用在德国和欧洲开展开拓性工作。”
称为microRNA(miRNA)的短分子在基因组中编码，但与其他RNA序列不同，它们不会翻译成蛋白质。在某些疾病，例如癌症或神经退行性疾病(阿尔茨海默氏病)中，血液中的miRNA水平升高。医生已经在使用miRNA作为某些类型癌症的生物标记。仅检测大量这样的信号分子才能进行适当的诊断。研究人员现在正在研究一种生物传感器，可以同时识别多达八个不同的RNA标记。
CRISPR生物传感器的工作原理如下：将一滴血清与反应溶液混合，然后滴到传感器上。如果它包含靶RNA，则该分子与溶液中的蛋白质复合物结合并激活基因剪刀-方式类似于打开门锁的钥匙。如此激活后，CRISPR蛋白切断或切割与信号分子连接的报告RNA，从而产生电流。切割导致电流信号的减少，该电流信号可以电化学方式测量并指示样品中是否存在所寻求的miRNA。
Dincer解释说：“我们的系统的特殊之处在于它无需复制miRNA就可以工作，因为在这种情况下，将需要专用的设备和化学药品。这使我们的系统成本低廉，并且比其他技术或方法要快得多。”他正在弗赖堡互动材料和生物启发技术(FIT)中心研究新的传感器技术，并与微系统工程系(IMTEK)的Gerald Urban教授一起工作。
韦伯，卓越集群CIBSS(弗莱堡大学综合生物信号研究中心)的合成生物学教授，强调了CIBSS的跨学科环境对于这种发展的重要性：“弗莱堡的生物学家在这些方面共同努力与来自工程学和材料科学领域的同事共同开发新技术，这为解决方案开辟了令人兴奋的新途径。”
研究人员的目标是在大约五到十年内进一步开发该系统，以使其成为第一种具有成熟的microRNA标记的疾病的快速测试方法，可以在医生的办公室使用。韦伯说：“尽管如此，实验室设备必须变得更易于操作。”