國產新技術來啦流感診斷在家做

呂默默

大家都知道，春秋季是流感高發季，有些同學身體抵抗力較弱的話，就更容易被流感盯上。別急，近日刊登在《自然·通訊》雜志上的一篇研究論文向公眾揭示了一項國產新技術，利用這一技術，普通人在家就可以快速診斷流感——給自己和家人診斷所患是否是病毒性感冒以及其具體類型，再尋求準確治療方案。而要想了解這一技術，還得從“分子診斷”說起。

何為分子診斷？

分子診斷是檢驗醫學的重要組成部分，對疾病預防、診斷、治療和預后判斷提供重要信息。舉個例子，相信不少人都參加過無償獻血，當采血車采集了血液之后，還要進行后續的檢測，檢測血液中是否有艾滋病、乙肝、丙肝等病毒;媽媽們在產檢的時候也要進行篩查，為將來的孩子排除一些遺傳和基因突變引起的疾病，例如唐氏綜合征、血友病、耳聾基因檢測等。這些都離不開分子診斷技術。

眾所周知，脫氧核糖核酸（簡稱DNA）是傳遞遺傳物質的主要物質基礎，與核糖核酸（簡稱RNA）相似，是組成核酸家族的重要成員。分子診斷這項技術，正是通過對核酸分子快速準確測定，從而測定各類疾病的患病風險、基因型和病因。一些早期腫瘤篩查的檢測、體檢項目，都屬于分子診斷的范疇。

代價不小的PCR檢測技術

分子診斷這個詞聽起來很高端，但其實已經走進了人們的生活當中。其中最為成熟、應用最廣泛的分子診斷技術是聚合酶鏈式反應技術（簡稱PCR技術），已用于各項醫學檢測（多種傳染性疾病及腫瘤診斷）以及法醫鑒定過程中。

以DNA的PCR技術舉例，這是一種在體外擴增DNA分子的技術，是一個“復制、粘貼”的過程。用于這項技術的儀器就像一座工廠：“原料”進入第一車間后，處理過程中被升溫到95℃：半成品進入第二車間，溫度又被降到55°C后，加入一些“配料”：在第三車間，繼續變溫到72℃后處理，此時才完成DNA分子的一次擴增，得到的產物需要重復數次以上的操作，才會得到最終“產品”。

現在的PCR技術已經成熟，但檢測過程中的數次變溫受到儀器和場地的限制，不夠平民化，儀器引進都是一筆不小的花費，這是一種價格不菲的分子診斷技術，想實現家庭檢測，基本不太可能。

“基因魔剪”助力分子斷新技術

意識到PCR技術在操作中存在的缺陷，早在2015年年初，全球多個研究團隊就開始將大部分精力和資金投入了一個叫“基因魔剪”的基因治療領域。這項新技術相對于PCR技術操作簡便、靈敏度更高、抗干擾性更強。中國科學院深圳先進技術研究院副研究員周文華博士所在研究團隊也意識到這項技術在分子診斷領域將有不錯的應用前景。

什么是基因魔剪技術？我們仍以工廠來比喻。在車間中，一段與目標物互補的向導RNA（sgRNA）分子和CRISPR（存在于細菌中的一種基因組，該類基因組中含有曾經攻擊過該細菌的病毒基因片段，細菌透過這些基因片段來偵測并抵抗相同病毒的攻擊，并摧毀其DNA）的效應蛋白Cas9結合，形成Cas9-sgRNA復合體后，復合體可在車間內復雜條件下自主尋找目標物，完成結合和切割的工作，得到想要的DNA片段。通俗來說，就是先組裝一個“搜索器”，自動去搜索目標，然后進行結合和切割，把目標物收入囊中。

周文華博士團隊利用基因魔剪CRISPR系統效應蛋白在與靶核酸分子結合過程中獨特的構象變化，高效啟動針對靶核酸分子的指數倍擴增，并將這一項新技術稱為“CRISDA技術”。

何為CRISDA技術？

如果說PCR技術需要一座巨大的工廠，那么這支中國團隊帶來的新技術——CRISDA技術需要的工廠規模要小得多。因為在這座工廠中，基因魔剪系統中的Cas9蛋白就變身一個具有主動搜索功能的“小組長”，在找到具有某一疾病或某一特征相關的特定目標DNA序列后，能高效開啟這段目標的指數倍“復制作業”。更重要的是，這項技術不需要數量眾多的變溫車間，“工人師傅”（擴增DNA鏈過程中的合成物）也不需要在劇烈變化的溫度中工作，整個反應過程可在室溫至45℃的條件下高效進行，對溫度要求極低。

利用基因魔剪系統中的Cas9-sgRNA復合體，即使在非常復雜的溶液環境下，也會主動搜尋目標物，通過反應解鏈合算，形成單鏈。與PCR技術相同的是，引物會與被暴露的目標核酸分子的單鏈拉起手來，然后進入最后的車間，那里有代號為“擴增酶類”的“工人師傅”，在它們的辛勤工作下，完成“復制、粘貼”的工作。

沒有了多次變溫的工作環境的限制，這項技術將比PCR技術更為親民。

CRISDA技術的優勢

時間成本低

目前研究團隊已在90分鐘內，對極微量復雜溶液樣品中的個位拷貝數的目標成功實現了等溫擴增檢測，如人體基因組片段、乳腺癌風險基因和轉基因大豆基因組等。而PCR技術至少需要4小時。

更為簡單的檢測過程

CRlSDA技術并不需要對一些生產原料進行預先處理，也不用對“工人師傅”進行太多的培訓，即刻就可以勝任檢測工作。而PCR技術則要復雜得多。

操作難度更低

PCR技術必須依賴相關的儀器才能進行工作，但CRISDA技術則簡單得多?，F階段只要有間生物實驗室，即可進行相關的檢測。原因之一，便是操作對于溫度依賴度很低，并不需要數次變溫過程，這大大降低了操作程序和難度。技術成熟后，可能只需要把檢測系統安放在小盒子內，在保證準確性的同時，增加了便利性。

研究團隊設想在未來僅需要極少量的生物樣本，比如拿棉棒從口腔里刮一下，利用CRISDA的生物芯片，就能在家零門檻檢測所患的是普通感冒還是新型病毒性流感，而不用一次次地去到人滿為患的醫院。同時，CRISDA的生物芯片還會把實時診斷數據上傳到家庭所注冊的社康中心，家庭醫生將結合檢測結果和近期流行病風險變化情況，迅速給出最有效的治療方案。未來，我們生病了，在家直接就可以獲得診斷和治療。在家看病不再是一個奢望。

此外，基于CRISDA技術的分子診斷，還會在其他分子診斷領域大展身手，可廣泛用于檢測肝炎、性病、肺感染性疾病、優生優育、遺傳病基因、腫瘤等，為早期診斷、早期治療提供有效的幫助。CRISDA技術既是一項前沿新突破，也是一種非常親民的分子診斷技術，有著巨大的市場和應用前景。