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《科学》发表上海院士团队成果:基因编辑技术进军材料领域,构建智能响应水凝胶体系
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来源:上观新闻 作者:黄杨子 袁蕙芸 叶佳琪 2019-09-02 22:09
摘要:这种水凝胶可应用于病毒检测、细胞培养、电路控制、信号传递等多个领域中,极大地拓展了智能DNA水凝胶的应用范围,同时也标志着CRISPR基因编辑技术进军材料领域。

近日,上海交通大学医学院分子医学研究院院长、中国科学院院士谭蔚泓受邀在世界顶级学术期刊《科学》在线发表评述,介绍了最新利用CRISPR基因编辑技术构建智能水凝胶体系的进展。文章指出,该体系可用作便携、快速和定量的生物传感器,用于检测危险病毒病原体的特定菌株,区分病原菌与人类DNA的基因型,体外鉴定无细胞肿瘤DNA突变等。DNA水凝胶与CRISPR-Cas系统结合,将有利于提高基因编辑相关应用的精确性、高效性与时空可控性。据了解,这是分子医学研究院依托并以仁济医院为第一作者单位的首篇在《科学》杂志发表的文章。

谭蔚泓介绍,CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)是细菌特有的一种免疫防御机制,可以选择性地把病毒基因从自己的染色体上切除,进而达到保护自身的目的。“利用这种机制,科学家开发了基于CRISPR的基因编辑技术,是目前最有效、应用最广泛的基因编辑技术。”

谭蔚泓解释,DNA水凝胶的设计和制备是近年来生物医学领域广泛关注的焦点之一。“DNA水凝胶是一种由DNA分子自组装形成的一种介于流体和固体之间的亲水材料,具有优异的生物相容性、多种可设计的刺激响应能力,被广泛应用于药物递送和人工组织等智能诊疗领域中。”但目前,基于DNA的水凝胶体系设计复杂,对外部刺激的快速识别和响应通常需要高浓度的触发信号,限制其在生物传感和诊断的应用中。

为此,谭蔚泓院士团队与研究员韩达、李娟在该文章中介绍了一种利用DNA剪切酶Cas12a进行程序性核酸切割DNA智能水凝胶的构建方法,这种方法可以构造高灵敏、高选择、可模块化的DNA水凝胶,“这种水凝胶可应用于病毒检测、细胞培养、电路控制、信号传递等多个领域中,极大地拓展了智能DNA水凝胶的应用范围,同时也标志着CRISPR基因编辑技术进军材料领域。”

值得一提的是,作为该领域的开拓者,谭蔚泓团队自2008年起,构建了一系列基于功能核酸的DNA水凝胶研究平台,解决了该领域的一系列挑战性问题。上海交通大学医学院分子医学研究院由其领衔建立,并依托仁济医院实体建设。

本文章第一作者为研究员韩达,共同通讯作者为研究员李娟和谭蔚泓院士。

栏目主编:顾泳 文字编辑:顾泳 图片编辑:曹立媛
图片来源:仁济医院 提供
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