美国斯坦福大学研究人员近日在《分子细胞》杂志上发表论文称，他们设计出一种新型CRISPR-Cas基因编辑工具，可一次探测和控制多个遗传电路。研究人员称，这一新技术有助于更准确地检测癌症，并帮助消除癌细胞。
人体中的每个细胞都有一个类似计算机的控制系统，通过成千上万个电路发送生物信号，以监视细胞的需求并调节其反应。当发生癌症等疾病时，这些电路通常会出错，导致异常的信号和反应。如何准确检测这些异常信号，对于疾病诊断和治疗至关重要。
在新研究中，斯坦福大学研究人员对他们此前开发的CRISPR-Cas基因编辑工具进行了扩展升级，在其基础上建立了新的感知—响应系统。这个被称为分离式dCas12a平台的系统可在哺乳动物细胞中构建多输入、多输出的逻辑电路。该系统具有高度可编程性，可以生成带有2个、3个和4个输入的可扩展与门。而通过使用抗CRISPR蛋白作为OFF开关，它也可以整合非逻辑。通过将分离式dCas12a平台与多个肿瘤相关启动子偶联，研究人员证明，该系统可以实现逻辑门控，对乳腺癌细胞进行特异性检测，并执行治疗性免疫调节反应。
研究人员指出，在适当时机整合生物信号并执行功能响应的能力对于使用合成生物学进行复杂细胞工程至关重要。虽然CRISPR-Cas系统已经被用于基因组的合成操作，但尚未被完全用于复杂的环境信号感知、整合和驱动。他们创建的新工具，可以同时探测和控制多个遗传电路，这十分重要，因为像癌症这样的复杂疾病通常是由涉及多个基因的一系列故障导致的，很难通过单个基因分析来识别。新技术可帮助医生更加精确地识别疾病状态，更加安全地进行治疗。
研究人员认为，该项技术的应用范围不仅限于治疗癌症等疾病，还有其他用途，如用于促进干细胞快速转化以修复受损器官等。