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Nature子刊:新里程碑CRISPR-SNP-chip無擴增檢測單點突變

Aran說:“由于CRISPR的可編程性和易用性,基于CRISPR的診斷領域正在迅速發展。然而,大多數基于CRISPR的診斷平臺仍然依賴于目標擴增或光學檢測。CRISPR的可重編程性與無光學高度可擴展的石墨烯晶體管相結合,將使我們能夠將CRISPR的診斷能力充分發揮其潛力。

“檢測單核苷酸多態性(SNPs)的能力是人類健康遺傳學的核心,但SNPs的檢測在藥理學和農業中也非常重要,并且是進化變化的驅動力,例如賦予抗生素抗性的突變。消除對擴增和光學器件的需求將使SNPs基因分型易于獲得!

Aran領導研究小組于2021年4月5日發表題為“Discrimination of single-point mutations in unamplified genomic DNA via Cas9 immobilized on a graphene field-effect transistor”的《Nature Biomedical Engineering》論文(https://www.nature.com/articles/s41551-021-00706-z). 

SNP芯片技術是先前報道的CRISPR ChipTM的擴展,該技術能夠檢測大的插入和缺失。它曾在2019年6月登上了Nature Biomedical Engineering封面。

利用石墨烯晶體管,作者現在利用幾種版本的CAS酶和gRNA設計并監測從石墨烯晶體管獲得的各種不同電信號,以構建新版本的CRISPR ChipTM,其最終實現無需擴增的SNPs檢測。新開發的CRISPR芯片組稱為SNP-Chip,是重塑基于核酸的檢測方法的另一個重要里程碑。

“通過Cardean晶體管將多種CRISPR-Cas生物學與電子技術相結合,為診斷應用開辟了全新的可能性,”立陶宛維爾紐斯大學教授CasZyme管理委員會創始人兼主席Virginjus Siksnys博士說!笆褂肅as9直向同源物進行SNP檢測只是冰山一角!

本文驗證了SNP-Chip的實用性,用于測試從鐮狀細胞病和ALS患者獲得的樣品中的SNPs突變。在這兩種臨床模型中,該平臺能夠在不擴增的情況下區分整個人類基因組內的健康基因和突變基因,并且通過簡單交換gRNA以靶向所需的DNA序列,表明平臺易于針對不同的DNA靶標重新配置。

SNP-Chip具有極大影響醫學診斷和基礎研究的潛力,因為它可以顯著減少SNPs基因分型的時間和成本,監測gRNA設計的效率,并促進基于CRISPR的基因編輯所涉及的質量控制過程。

加州大學伯克利分校生物工程教授合著者Irina Conboy博士說:“SNP-Chip的數字,直接,快速和準確的SNPs分析將徹底改變基因突變的篩選。這項新技術將為發現疾病和衰老的潛在過程提供信息,并將實現更快,更有效的臨床翻譯!

新技術具有單核苷酸錯配特異性的靶基因的無擴增檢測具有簡化遺傳研究和診斷的潛力。此外,它將為以前局限于實驗室環境的生物傳感應用提供更大的靈活性。


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