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综述:CRISPR技术检测耐药基因
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月24日 来源:Clinica Chimica Acta 2.9
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本综述系统探讨了CRISPR(成簇规则间隔短回文重复序列)技术在耐药基因检测领域的突破性应用。文章详细分析了Cas9、Cas12、Cas13等效应蛋白如何通过高特异性识别DNA/RNA序列,实现对抗生素耐药基因(AMR)和抗癌药物耐药基因的灵敏检测(检测限达阿摩尔级),并展望了该技术在即时检测(POCT)设备和全球抗耐药性斗争中的转化潜力。
药物耐药性的全球挑战
药物耐药性已成为现代医学面临的重大威胁,严重影响化疗、器官移植等治疗方案的效力。这种抵抗现象不仅存在于抗菌药物,在抗癌药物领域同样显著,其中多重耐药性(MDR)现象尤为突出。耐药机制涉及肿瘤抑制基因(如Tp53)功能丧失、药物外排泵过度活化、DNA损伤修复增强以及肿瘤微环境变化等多个层面。
耐药基因的核心作用
耐药基因作为遗传元件,编码对抗生素、抗病毒剂和抗癌药物的防御机制。这些基因通过产生药物灭活酶、改变药物靶点、增强药物外排(如ABC转运蛋白过表达)或修饰细胞膜通透性等方式介导耐药性。例如β-内酰胺酶基因可水解抗生素结构,而突变型EGFR基因则导致靶向药物失效。
传统检测技术的局限
常规检测方法包括电化学传感器、PCR技术和基因测序等,虽广泛应用但存在操作复杂、耗时长、灵敏度有限等瓶颈,难以满足现场快速检测的需求。
CRISPR诊断的革命性突破
CRISPR系统通过crRNA引导的靶序列识别,激活Cas效应蛋白的反式切割活性,产生可检测信号。Cas12a针对DNA靶标(如耐药基因mecA、blaNDM-1),Cas13a则专用于RNA检测(如耐药相关非编码RNA)。SHERLOCK、DETECTR等平台通过耦合等温扩增技术,实现阿摩尔级检测灵敏度,甚至可区分单碱基突变。
多领域应用实例
在细菌耐药检测中,CRISPR系统成功识别MRSA的mecA基因和碳青霉烯酶基因;在肿瘤领域,可检测EGFR T790M突变等抗癌药物耐药标记;在寄生虫和真菌耐药基因检测中同样展现潜力。平台集成微流控技术和纸基传感器后,进一步推动了床边检测(POCT)的应用。
未来展望与技术挑战
下一代CRISPR诊断将聚焦多重检测(并行识别多种耐药基因)、便携设备开发以及人工智能辅助的结果判读。尽管存在crRNA设计优化、样本预处理标准化和成本控制等挑战,该技术仍有望重塑耐药性监测范式,为精准医疗提供核心支撑。
结论
CRISPR基于其可编程性和高灵敏度,为耐药基因检测提供了颠覆性解决方案。通过持续优化效应蛋白、信号放大方法和设备集成度,这项技术将在全球抗击药物耐药性的斗争中发挥关键作用。
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