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新的基于CRISPR的技术可以彻底改变基于抗体的医学诊断

科学家们重新利用基因改造技术 CRISPR 来识别患者血液样本中的抗体,此举可能会激发一类新的医学诊断以及许多其他应用。

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。研究人员将这种技术称为“PICASSO”,是 Cas9 介导的自组织肽固定化的缩写。然后将血液样本应用于 PICASSO 微阵列,可以识别微芯片上被患者抗体识别的蛋白质。

由哈佛医学院和波士顿布莱根妇女医院的 Stephen Elledge 博士领导的团队于今天(8 月 13 日)在Molecular Cell上在线发表了这项研究。该论文的第一作者 Karl Barber 博士是 2018 年 Schmidt 科学研究员,他在通讯作者 Elledge 博士实验室的奖学金研究实习期间开展了大部分开发该技术的工作。

Barber 博士在描述 PICASSO 时说:“想象一下,你想在画布上画一幅画,但不是以正常的方式画画,而是将所有颜料混合在一起,泼在画布上,完美的画面就出现了。使用我们的新技术,您可以将 DNA 分子放置在表面的指定位置,然后混合物中的每种蛋白质都会自组装成其相应的 DNA 序列,就像自动按编号涂色试剂盒一样。由此产生的 DNA 模板蛋白质微阵列使您能够快速识别临床样本中的抗体,这些抗体可以识别您感兴趣的任何蛋白质。”

研究小组已经证明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作为广谱医学诊断工具。在论文中,他们使用该技术从康复的 患者的血液中检测与来自病原体(包括 SARS-CoV-2)的蛋白质结合的抗体。

Barber 博士说:“在这项工作中,我们展示了 PICASSO 在蛋白质研究中的应用,创造了一种我们认为可以快速适应医学诊断的工具。我们的蛋白质自组装技术也可以用于开发新的生物材料和生物传感器,只需将 DNA 靶标连接到支架上并允许与 Cas9 连接的蛋白质结合即可。”

小组负责人 Elledge 博士评论说:“这项工作最令人兴奋的方面之一是展示了 CRISPR 如何应用于全新的环境。以前,CRISPR 主要用于基因编辑和 DNA 或 RNA 的检测。PICASSO 将 CRISPR 的力量带入了蛋白质研究的新领域,我们展示的分子自组装策略可能有助于开发新的研究和诊断工具。”

Schmidt Science Fellows 的执行董事 Megan Kenna 博士说:“这项技术有可能被用作一种医疗诊断工具,有朝一日可以为医生提供一种快速确定诊断和最佳治疗方案的方法。每个病人。”

“Karl 和研究团队将基础生物学与分子工程结合起来做出这一重要发现的方式说明了为什么我们奖学金的核心跨学科对推进科学如此重要。”

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