吕默默

大家都知道，春秋季是流感高发季，有些同学身体抵抗力较弱的话，就更容易被流感盯上。别急，近日刊登在《自然·通讯》杂志上的一篇研究论文向公众揭示了一项国产新技术，利用这一技术，普通人在家就可以快速诊断流感——给自己和家人诊断所患是否是病毒性感冒以及其具体类型，再寻求准确治疗方案。而要想了解这一技术，还得从“分子诊断”说起。

何为分子诊断？

分子诊断是检验医学的重要组成部分，对疾病预防、诊断、治疗和预后判断提供重要信息。举个例子，相信不少人都参加过无偿献血，当采血车采集了血液之后，还要进行后续的检测，检测血液中是否有艾滋病、乙肝、丙肝等病毒;妈妈们在产检的时候也要进行筛查，为将来的孩子排除一些遗传和基因突变引起的疾病，例如唐氏综合征、血友病、耳聋基因检测等。这些都离不开分子诊断技术。

众所周知，脱氧核糖核酸（简称DNA）是传递遗传物质的主要物质基础，与核糖核酸（简称RNA）相似，是组成核酸家族的重要成员。分子诊断这项技术，正是通过对核酸分子快速准确测定，从而测定各类疾病的患病风险、基因型和病因。一些早期肿瘤筛查的检测、体检项目，都属于分子诊断的范畴。

代价不小的PCR检测技术

分子诊断这个词听起来很高端，但其实已经走进了人们的生活当中。其中最为成熟、应用最广泛的分子诊断技术是聚合酶链式反应技术（简称PCR技术），已用于各项医学检测（多种传染性疾病及肿瘤诊断）以及法医鉴定过程中。

以DNA的PCR技术举例，这是一种在体外扩增DNA分子的技术，是一个“复制、粘贴”的过程。用于这项技术的仪器就像一座工厂：“原料”进入第一车间后，处理过程中被升温到95℃：半成品进入第二车间，温度又被降到55°C后，加入一些“配料”：在第三车间，继续变温到72℃后处理，此时才完成DNA分子的一次扩增，得到的产物需要重复数次以上的操作，才会得到最终“产品”。

现在的PCR技术已经成熟，但检测过程中的数次变温受到仪器和场地的限制，不够平民化，仪器引进都是一笔不小的花费，这是一种价格不菲的分子诊断技术，想实现家庭检测，基本不太可能。

“基因魔剪”助力分子断新技术

意识到PCR技术在操作中存在的缺陷，早在2015年年初，全球多个研究团队就开始将大部分精力和资金投入了一个叫“基因魔剪”的基因治疗领域。这项新技术相对于PCR技术操作简便、灵敏度更高、抗干扰性更强。中国科学院深圳先进技术研究院副研究员周文华博士所在研究团队也意识到这项技术在分子诊断领域将有不错的应用前景。

什么是基因魔剪技术？我们仍以工厂来比喻。在车间中，一段与目标物互补的向导RNA（sgRNA）分子和CRISPR（存在于细菌中的一种基因组，该类基因组中含有曾经攻击过该细菌的病毒基因片段，细菌透过这些基因片段来侦测并抵抗相同病毒的攻击，并摧毁其DNA）的效应蛋白Cas9结合，形成Cas9-sgRNA复合体后，复合体可在车间内复杂条件下自主寻找目标物，完成结合和切割的工作，得到想要的DNA片段。通俗来说，就是先组装一个“搜索器”，自动去搜索目标，然后进行结合和切割，把目标物收入囊中。

周文华博士团队利用基因魔剪CRISPR系统效应蛋白在与靶核酸分子结合过程中独特的构象变化，高效启动针对靶核酸分子的指数倍扩增，并将这一项新技术称为“CRISDA技术”。

何为CRISDA技术？

如果说PCR技术需要一座巨大的工厂，那么这支中国团队带来的新技术——CRISDA技术需要的工厂规模要小得多。因为在这座工厂中，基因魔剪系统中的Cas9蛋白就变身一个具有主动搜索功能的“小组长”，在找到具有某一疾病或某一特征相关的特定目标DNA序列后，能高效开启这段目标的指数倍“复制作业”。更重要的是，这项技术不需要数量众多的变温车间，“工人师傅”（扩增DNA链过程中的合成物）也不需要在剧烈变化的温度中工作，整个反应过程可在室温至45℃的条件下高效进行，对温度要求极低。

利用基因魔剪系统中的Cas9-sgRNA复合体，即使在非常复杂的溶液环境下，也会主动搜寻目标物，通过反应解链合算，形成单链。与PCR技术相同的是，引物会与被暴露的目标核酸分子的单链拉起手来，然后进入最后的车间，那里有代号为“扩增酶类”的“工人师傅”，在它们的辛勤工作下，完成“复制、粘贴”的工作。

没有了多次变温的工作环境的限制，这项技术将比PCR技术更为亲民。

CRISDA技術的优势

时间成本低

目前研究团队已在90分钟内，对极微量复杂溶液样品中的个位拷贝数的目标成功实现了等温扩增检测，如人体基因组片段、乳腺癌风险基因和转基因大豆基因组等。而PCR技术至少需要4小时。

更为简单的检测过程

CRlSDA技术并不需要对一些生产原料进行预先处理，也不用对“工人师傅”进行太多的培训，即刻就可以胜任检测工作。而PCR技术则要复杂得多。

操作难度更低

PCR技术必须依赖相关的仪器才能进行工作，但CRISDA技术则简单得多。现阶段只要有间生物实验室，即可进行相关的检测。原因之一，便是操作对于温度依赖度很低，并不需要数次变温过程，这大大降低了操作程序和难度。技术成熟后，可能只需要把检测系统安放在小盒子内，在保证准确性的同时，增加了便利性。

研究团队设想在未来仅需要极少量的生物样本，比如拿棉棒从口腔里刮一下，利用CRISDA的生物芯片，就能在家零门槛检测所患的是普通感冒还是新型病毒性流感，而不用一次次地去到人满为患的医院。同时，CRISDA的生物芯片还会把实时诊断数据上传到家庭所注册的社康中心，家庭医生将结合检测结果和近期流行病风险变化情况，迅速给出最有效的治疗方案。未来，我们生病了，在家直接就可以获得诊断和治疗。在家看病不再是一个奢望。

此外，基于CRISDA技术的分子诊断，还会在其他分子诊断领域大展身手，可广泛用于检测肝炎、性病、肺感染性疾病、优生优育、遗传病基因、肿瘤等，为早期诊断、早期治疗提供有效的帮助。CRISDA技术既是一项前沿新突破，也是一种非常亲民的分子诊断技术，有着巨大的市场和应用前景。