世界首创 ! 以 CRISPR 驱动的疾病检测搜索引擎

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近年来, CRISPR 这种突破性的基因编辑技术如火如荼地展开,为遗传学领域注入新的活力。借由追踪或裁切 DNA ,CRISPR 不仅被用于编辑抗病作物或动物疾病等动、植物基因调整,或气候变化与环境保护(如:透过基因编辑改造海洋系统以增加甲烷吸收),更广泛运用于包含遗传性疾病(如:镰刀型贫血)和癌症在内的基因相关疾病之治疗研究,例如:麻省理工学院的张锋团队以 CRISPR 系统来侦测核苷酸分析病原体基因存在与否,来检测兹卡病毒、登革热病毒以及其他有害细菌的 SHERLOCKv2 系统(Specific High Sensitivity Enzymatic Reporter unLOCKing)。而现在一家新创公司 Mammoth Biosciences 则建立了世上第一个以 CRISPR 驱动的疾病检测的搜寻引擎,实现在家中就可以进行的高科技疾病检测,大大提升了 CRISPR 的应用层面。

简易亲民的居家测试,将改写疾病检测的既有模式?

Mammoth Biosciences 的新技术让这套引擎的使用相当容易上手:先输入一个类似向导的 RNA,并告诉 CRISPR 蛋白需要搜索哪些特定的 DNA 或 RNA 序列,并借由一个附着于目标物的报告分子 (reporter molecule) ,当发现目标后,报告分子会散发出颜色,以肉眼可见的程度显示样本中存在的结果。该公司表示,这个搜寻引擎可以执行任何 DNA 和 RNA 的生物体的检测,如各种传染性疾病(如性病、流感、疟疾病原体)甚至白血病的生物标记等,都可以成为目标。

这项技术的开发团队由联合创始人兼 CEO - Trevor Martin 与首席技术长 Ashley Tehranchi 所带领,另外聘请了发现 CRISPR 基因编辑机制的传奇人物 Jennifer Doudna为咨询委员主席。许多看好此项技术的风险投资公司如:Mayfield、NFX、8VC、AME Cloud、Wireframe、Kairos 和 Boom Capital 等都表示将投资这项研究。
Trevor Martin 在接受采访时表示,这套新的搜寻引擎采用与 Google 同样的概念,利用“Control + F”快速键的功能来查找内容,快速搜寻出关键字的技巧。这样简单便携的测试技术的目标是推广到一般家庭,希望能将疾病检测变的像在家里自行验孕一样简单。民众可以自行在家用一次性、如信用卡大小的纸张测试条上添加液体样本,然后将测试调得匿名照片上传到 Mammoth Biosciences 的应用程式中进行分析,在一个小时内就可以收到保密结果和专业建议。

纵然 Martin 不愿透漏这些在家测试花费的具体细节,但他坚持这个系统是民众可以负担的,他补充说到:“我们的愿景是让这项技术更加普及,让民众更容易掌握自己的健康,因此建立可负担的检测是当务之急”。若民众可以自行在家里测试流感并确认菌株,或透过快筛发现癌症的早期预警讯号,如此经济实惠的测试将可达到及早居家隔离或早期发现早期治疗的优点,也大幅减少医疗资源的耗用。

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尽管离预测疾病仍有段距离,但在即时诊断及农业应用等领域有长足进步

虽然目前技术仍处于持续开发阶段,但该领域的研究已有许多出令人期待的成果。在今年 2 月发表的一篇科学论文中,Doudna 的团队展示一个名为 DETECTR(DNA Endonuclease Targeted CRISPR Trans Reporter)的系统,可以准确地识别样本中不同类型的 HPV 病毒。 透过两种 CRISPR 蛋白:Cas12 – 结合并切割 DNA,Cas13 – 识别和切割 RNA ,将这项技术与其他蛋白质组合使用,能够检测几乎任何类型的核酸,如兹卡病毒遗留的 DNA 或来自癌细胞的突变。

Mammoth Biosciences 已经达到疾病检测方面具象征性的指标,下一步,将寻找像是研究大学和公司等具有有趣的生物标记的合作伙伴。正如 Martin 所言:“最终目标是利用其无需设备的系统,将这些生物标记放入医疗系统中。”

虽然诊断的功能对 Mammoth Biosciences 来说很重要,但他们并不只将自己定位为疾病检测的平台。癌症治疗纵然是 CRISPR 的大规模应用,但该技术并不局限于健康,而是可以用于农业等领域,如:检测让动物生病的原因,或是土壤、石油或天然气中发现的微生物,用以检测管道中的腐蚀性微生物或识别土壤生物群落等功能。目前初步推算全球光是诊断市场,其价值将高达 400 亿美元,若再加上农业或矿业的应用价值,这项技术所衍生的贡献实在相当惊人。

延伸阅读:诊断技术再突破!!!大数据与基因的完美结合

文 / Miggy Chang

参考资料:
1. https://techcrunch.com/2018/04/26/mammoth-crispr-jennifer-doudna-crispr/
2. https://www.genomeweb.com/business-news/crispr-company-cofounded-jennifer-doudna-comes-out-stealth-mode#.WufyQIhuY2x
3. https://qz.com/1264104/after-gene-editing-jennifer-doudnas-mammoth-biosciences-aims-to-use-crispr-for-disease-diagnosis/
4. https://www.theverge.com/2018/4/26/17281724/mammoth-biosciences-crispr-diagnostic-tool-disease-detection
5. http://www.techgili.com/featured/mammoth-biosciences-launches-a-crispr-powered-search-engine-for-disease-detection/

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