CRISPR-Cas9 系統除了基因編輯，還有基因標靶的能力。近日，刊登於《Nature Biomedical Engineering》的一篇研究提及，將 CRISPR 與石墨烯製成的電子晶體管結合，製成一種新型手持式基因檢測工具 CRISPR 晶片（CRISPR-Chip），它能夠在幾分鐘內檢測到特定的基因突變，未來可望應用於快速診斷遺傳疾病及評估基因編輯的精準性。
為了利用 CRISPR 的基因標靶能力，該研究團隊使用失活的 Cas9 蛋白，它能找到 DNA 的特定位置但不會切割它的，並將其連接到由石墨烯製成的晶體管上。當 CRISPR 複合物在其標靶的 DNA 上找到斑點時，它與其結合併觸發石墨烯的電導率的變化，進而反過來改變晶體管的電特性。
與眾不同的是，該研究的 CRISPR 技術開發是利用奈米電子技術檢測 DNA 樣本基因突變，直接省去 PCR 流程（ PCR-free / Amplification-free ），不再侷限於實驗室，同樣可在其他環境下直接進行檢測。例如，它能在醫生辦公室或野外工作環境中進行基因檢測，而無需將樣品送到實驗室。美國克萊蒙特麥金納學院（Claremont McKenna College）凱克研究所（KGI）的助理教授 Kiana Aran 談到，石墨烯電晶體具有極高的靈敏度，與 CRISPR 技術合而為一，將純化過的 DNA 樣本放在晶片上，幾分鐘便可得知檢測結果。
自基因檢測蓬勃發展，成為臨床醫師及遺傳學專家尋找致病基因突變的利器。該研究團隊也透過杜氏肌肉萎縮症（Duchenne Muscular Dystrophy，DMD）突變基因位點進行檢測證實其功效。
以 DMD 兩種常見突變基因的檢體樣本進行 CRISPR-Chip 檢測，在 15 分鐘內晶片輸出資訊的靈敏度為 1.7 fM ，其輸出信號相較於沒有基因標靶（gene targeting）序列的樣本來的高。由於 DMD 是大量的肌肉營養不良蛋白基因突變引起，使用 CRISPR-Chip 可以節省 PCR 成本及上機時間，更能協助醫師為患者規劃個人化治療和預防治療，如，個體抗藥性基因篩檢、遺傳篩檢。另外，該技術也可監測 CRISPR 與特定 DNA 序列結合與否，或是引導 RNA（guide RNA，gRNA）設計的正確性。
該研究的共同作者加利福尼亞大學柏克萊分校（The University of California, Berkeley）生物工程學教授 Niren Murthy 表示，只需要從患者身上抽取檢體， DNA 樣本純化後與 CRISPR-Chip 結合隨即檢測 DNA 序列，是該技術最重要的優勢，這將引領床邊檢測（bedside assay）趨勢。
最後，他們希望持續優化並推出更多樣化的 CRISPR-Chip 技術應用，未來設計出一次多種的引導 RNA（gRNA）進行檢測，達到短時間偵測多個基因突變的目標。
延伸閱讀：呼風喚雨的「CRISPR / Cas9」系統參考資料：
1.https://news.berkeley.edu/2019/03/25/new-crispr-powered-device-detects-genetic-mutations-in-minutes/
2.https://www.nature.com/articles/s41551-019-0371-x
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