Nat Biomed Eng：科学家开发出新型基于CRISPR的工具来诊断人类胰腺癌

由于缺乏准确、快速和廉价的生物液体检测手段，microRNAs作为临床癌症生物标志物的使用受到了一定的阻碍；近日，一篇发表在国际杂志Nature Biomedical Engineering上题为“A one-pot isothermal Cas12-based assay for the sensitive detection of microRNAs”的研究报告中，来自佛罗里达大学等机构的科学家们通过研究开发了一种用于进行无创血液检测的新型CRISPR驱动的技术，其或能帮助临床医生在早期阶段对癌症进行诊断。

研究者表示，这种策略与广泛使用的反转录定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）测定癌症的方法一样有效，并且能与一种简单的便携式设备进行配对，从而进行临床即时检验；这种方法能通过检测在血液中循环的名为胞外囊泡（extracellular vesicles）的microRNAs来发挥作用，而microRNAs则是一种参与调节基因表达的小RNA分子。如今，microRNAs已经成为开发人类体液（比如血液）中癌症肿瘤的生物标志物的有希望的来源，但由于microRNAs的复杂性以及缺少足以灵敏检测它们的工具，其在临床上的应用仍然非常有限。

胞外囊泡则是一种纳米大小的颗粒，其主要由细胞释放，通过在细胞间穿梭生物分子从而在细胞功能和疾病发生过程中扮演着重要角色，肿瘤细胞似乎会在microRNA中更加积极地产生与疾病相关的胞外囊泡，这或许就使其能成为探索新型癌症标志物的有效来源。近年来，科学家们对CRISPR技术的兴趣不断增加，CRISPR技术是一种强大的基因编辑工具，于2020年获得了诺贝尔化学奖，其也能推动科学家们开发进行疾病诊断的新型生物测试手段，但早期的CRISPR测试涉及多步反应，往往需要人工处理，而且并不如金标准的RT-qPCR技术灵敏。

研究者Zeng说道，我们的想法是设计一种方法来将整个工作流简化为“一锅煮”（one pot），为此他们设计了一种快速敏感的方法来检测microRNA，这种方法更为简单且交叉污染的风险较低。这种“一锅煮”的新方法意味着，除了样本之外，所有需要的化学制剂都被储存在一个检测管中，为了进行分析，只需要加入microRNA样本就能引起反应。让研究人员惊讶的是，他们还发现，这种方法具有与PCR测试相当的灵敏度，而且该方法具有出色的分析和诊断性能，且同时能大大加快整个工作流。

科学家开发出新型基于CRISPR的工具来诊断人类胰腺癌。

图片来源：Nature Biomedical Engineering (2023). DOI:10.1038/s41551-023-01033-1

鉴于胰腺癌具有较高的死亡率，研究人员重点将该技术应用于胰腺癌的研究，胰腺癌在早期非常难以检测，通常情况下，患者机体的肿瘤已经发生了扩散，而且在确诊时肿瘤已经无法完全移除，这就阻碍了患者治愈的机会；相比其它类型的癌症而言，胰腺癌的诊断测试技术在近50年来并没有发生变化，为此，研究人员在开发用于胰腺癌诊断的生物标志物上拥有着非常浓厚的兴趣。文章中，研究人员开发的名为“EXTRA-CRISPR”的新方法代表了microRNA检测领域的一种改变游戏规则的方法。

当将这种新方法与强大的microRNA生物标志物进行结合时，或许就非常有希望对胰腺癌进行诊断且能用于进行即时诊断；未来这种方法或许还能与一种简单且低成本的便携式设备结合起来，从而使得胰腺癌检测更加简单，但仍然能获得更为可靠的检测结果。作为一种概念验证，研究人员证明了这种“一锅煮”的测试或许能适用于两种用于即时检测的检测方法，一种基于智能手机的便携式设备首先会使用现成的组分来制作原型，包括一个蓝色的LED照明器、一个塑料过滤器和一个咖啡杯加热器；研究人员将这些组件组装在了一个3D打印的身体部位上，随后一部智能手机就会被安装在该设备上以便在反应后获得测试瓶的荧光图像，从而测定目标标志物。

除了荧光探测器外，研究人员还将EXTRA-CRISPR测试与市售的横向流动测试条进行配对来建立一种无仪器的床旁检测（即时检测）设备，研究者测试了这两种用于检测胰腺癌的床旁检测手段，其所产生的诊断结果与利用台式PCR仪所获得的结果一致。如今研究人员已经根据这项研究工作提交了一份专利申请，旨在帮助促使“一锅煮”的CRISPR测试和即时检测技术广泛用于基础研究和临床使用。综上，本文研究结果表明，检测血液中的microRNAs的简单测定技术或许能帮助开发microRNAs作为诊断癌症和癌症预后的特殊生物标志物。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Yan, H., Wen, Y., Tian, Z. et al. A one-pot isothermal Cas12-based assay for the sensitive detection of microRNAs. Nat. Biomed. Eng (2023). doi：10.1038/s41551-023-01033-1