基因編輯技術進軍材料領域，構建智能響應水凝膠體系_風聞

來源：上觀新聞  2019-9-2

這種水凝膠可應用於病毒檢測、細胞培養、電路控制、信號傳遞等多個領域中，極大地拓展了智能DNA水凝膠的應用範圍，同時也標誌着CRISPR基因編輯技術進軍材料領域。

近日，上海交通大學醫學院分子醫學研究院院長、中國科學院院士譚蔚泓受邀在世界頂級學術期刊《科學》在線發表評述，介紹了最新利用CRISPR基因編輯技術構建智能水凝膠體系的進展。文章指出，該體系可用作便攜、快速和定量的生物傳感器，用於檢測危險病毒病原體的特定菌株，區分病原菌與人類DNA的基因型，體外鑑定無細胞腫瘤DNA突變等。DNA水凝膠與CRISPR-Cas系統結合，將有利於提高基因編輯相關應用的精確性、高效性與時空可控性。據瞭解，這是分子醫學研究院依託並以仁濟醫院為第一作者單位的首篇在《科學》雜誌發表的文章。

譚蔚泓介紹，CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）是細菌特有的一種免疫防禦機制，可以選擇性地把病毒基因從自己的染色體上切除，進而達到保護自身的目的。“利用這種機制，科學家開發了基於CRISPR的基因編輯技術，是目前最有效、應用最廣泛的基因編輯技術。”

譚蔚泓解釋，DNA水凝膠的設計和製備是近年來生物醫學領域廣泛關注的焦點之一。“DNA水凝膠是一種由DNA分子自組裝形成的一種介於流體和固體之間的親水材料，具有優異的生物相容性、多種可設計的刺激響應能力，被廣泛應用於藥物遞送和人工組織等智能診療領域中。”但目前，基於DNA的水凝膠體系設計複雜，對外部刺激的快速識別和響應通常需要高濃度的觸發信號，限制其在生物傳感和診斷的應用中。

為此，譚蔚泓院士團隊與研究員韓達、李娟在該文章中介紹了一種利用DNA剪切酶Cas12a進行程序性核酸切割DNA智能水凝膠的構建方法，這種方法可以構造高靈敏、高選擇、可模塊化的DNA水凝膠，“這種水凝膠可應用於病毒檢測、細胞培養、電路控制、信號傳遞等多個領域中，極大地拓展了智能DNA水凝膠的應用範圍，同時也標誌着CRISPR基因編輯技術進軍材料領域。”

值得一提的是，作為該領域的開拓者，譚蔚泓團隊自2008年起，構建了一系列基於功能核酸的DNA水凝膠研究平台，解決了該領域的一系列挑戰性問題。上海交通大學醫學院分子醫學研究院由其領銜建立，並依託仁濟醫院實體建設。

本文章第一作者為研究員韓達，共同通訊作者為研究員李娟和譚蔚泓院士。