CRISPR-Cas9 系统除了基因编辑，还有基因标靶的能力。近日，刊登于《Nature Biomedical Engineering》的一篇研究提及，将 CRISPR 与石墨烯制成的电子晶体管结合，制成一种新型手持式基因检测工具 CRISPR 芯片（CRISPR-Chip），它能够在几分钟内检测到特定的基因突变，未来可望应用于快速诊断遗传疾病及评估基因编辑的精准性。
为了利用 CRISPR 的基因标靶能力，该研究团队使用失活的 Cas9 蛋白，它能找到 DNA 的特定位置但不会切割它的，并将其连接到由石墨烯制成的晶体管上。当 CRISPR 复合物在其标靶的 DNA 上找到斑点时，它与其结合并触发石墨烯的电导率的变化，进而反过来改变晶体管的电特性。
与众不同的是，该研究的 CRISPR 技术开发是利用奈米电子技术检测 DNA 样本基因突变，直接省去 PCR 流程（ PCR-free / Amplification-free ），不再侷限于实验室，同样可在其他环境下直接进行检测。例如，它能在医生办公室或野外工作环境中进行基因检测，而无需将样品送到实验室。美国克莱蒙特麦金纳学院（Claremont McKenna College）凯克研究所（KGI）的助理教授 Kiana Aran 谈到，石墨烯电晶体具有极高的灵敏度，与 CRISPR 技术合而为一，将纯化过的 DNA 样本放在芯片上，几分钟便可得知检测结果。
自基因检测蓬勃发展，成为临床医师及遗传学专家寻找致病基因突变的利器。该研究团队也透过杜氏肌肉萎缩症（Duchenne Muscular Dystrophy，DMD）突变基因位点进行检测证实其功效。
以 DMD 两种常见突变基因的检体样本进行 CRISPR-Chip 检测，在 15 分钟内芯片输出资讯的灵敏度为 1.7 fM ，其输出信号相较于没有基因标靶（gene targeting）序列的样本来的高。由于 DMD 是大量的肌肉营养不良蛋白基因突变引起，使用 CRISPR-Chip 可以节省 PCR 成本及上机时间，更能协助医师为患者规划个人化治疗和预防治疗，如，个体抗药性基因筛检、遗传筛检。另外，该技术也可监测 CRISPR 与特定 DNA 序列结合与否，或是引导 RNA（guide RNA，gRNA）设计的正确性。
该研究的共同作者加利福尼亚大学柏克莱分校（The University of California, Berkeley）生物工程学教授 Niren Murthy 表示，只需要从患者身上抽取检体， DNA 样本纯化后与 CRISPR-Chip 结合随即检测 DNA 序列，是该技术最重要的优势，这将引领床边检测（bedside assay）趋势。
最后，他们希望持续优化并推出更多样化的 CRISPR-Chip 技术应用，未来设计出一次多种的引导 RNA（gRNA）进行检测，达到短时间侦测多个基因突变的目标。
延伸阅读：呼风唤雨的“CRISPR / Cas9”系统参考资料：
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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