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腾讯登录【精华回顾】赵国屏院士分享CRISPR/Cas：从基因编辑到分子诊断
| 导读 | 7月30日，丹纳赫分子诊断与基因编辑在线研讨会完美收官，五位专家针对分子诊断与基因编辑两大热点进行了探讨。以下是小编整理的第一位专家赵国屏院士的授课内容重点。 |
赵国屏
中国科学院院士；中科院上海营养与健康研究所生物医学大数据中心首席科学家；中科院上海植物生理生态研究所合成生物学重点实验室专家委员会主任；复旦大学生命科学学院微生物学和微生物工程系主任
赵院士讲的内容主要分以下几个方面：
1.CRISPR/Cas系统的定义
2.基因编辑的意义
3.CRISPR/Cas的三类主要应用
4.主要应用之一CRISPR-Dx：基于对Cas13、14和14功能的认识5.HOLMES:中国的0→1
6.挑战分子诊断的极限：COVID-19和tuberculosis7.从实验室创新研究到产业转化：雄关漫道真如铁，而今迈步从头越CRISPR/Cas系统
定义
CRISPR，实际上是Cluster Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats。
发展历程
1987年，有人发现大肠杆菌里有一种结构中一些重复的序列，这是首次发现CRISPR结构。1993年，有人在嗜盐古菌发现类似的重复序列。2000年，人们发现CRISPR在细菌和古菌中广泛存在。2005年，3个实验室同时发现间隔序列来源于可移动元件。2007年，首次证实CRISPR系统的免疫功能。2011年，有研究人员解析了Cas9、crRNA和tracrRNA等组分。2012年，建立了Cas9基因组编辑技术。2013年，首次将该技术应用于真核生物。
这实际上证明了原核生物实际上具有一种免疫的功能，也就是说它在噬菌体感染的时候，可以通过首先获得噬菌体上面一些序列的信息保存下来，然后成熟，之后等到新的噬菌体进来时，它里面的一些跟CRISPR相关的蛋白，Cas9蛋白，就会去切这些噬菌体，起到了保护人的作用。
分类
在这之后，人们对CRISPR/Cas已经认识非常多了，但是基本上可以分成两个大类：
第一类：TypeⅠ、TypeⅢ、TypeⅣ。
这三类里的蛋白其实是很分散的，有很多的亚基组成有功能的复合物。
第二类：TypeⅡ、TypeⅤ、TypeⅥ。
第二类里，比较有名的是Cas9、12a、13a这三类，都是现在用的比较多的。
自从有了CRISPR技术，人们再次发现，使用人工合成的感染案例的技术能专一性认一部分基因组上的序列，而它本来是认菌体留下的序列，然后利用Cas9的手段切开。切开后，在修复的过程中，可以把本来有功能的一个基因变成了一个缺陷，这个基因就敲除了。也可以用其他一些办法，把一种新的DNA序列放进去，这样就有了konck in功能。
所以，这就是Cas蛋白的第一个功能：基因编辑。到现在为止，这还是一个最重要的功能。因为这个功能可以对增和的基因组进行编写，由此形成了一些包括基因治疗方面的应用，所以它的应用潜力和在科研上发挥的作用也非常大。
但是后来，人们发现，如果把Cas蛋白进行一个突变，突变后它保留和它认识的序列结合的功能，但是去除了它切开的功能，然后再加上一些如调控等其他功能，它就成了一个人类设计出来的蛋白，具备指哪剪哪的调控功能。这样一来，实际上它在调控方面的作用就可以发挥得淋漓尽致。
这两年来，人们在一部分Cas蛋白里发现了一种新的特点，即它在认识了一种序列之后，会激活它的切割能力。已经不再是到哪里切哪里，而是认识后乱切，即所谓的反式切割作用。依靠此作用，人们就开发了它检测和诊断方面的应用。
我们再回顾一下CRISPER诊断方面的发展历程。
其实最早时候，CRISPR/Cas9也在这方面应用，后来CRISPR12a、13a都认识了。然后有了PC reporter，把Cas9和PCR结合起来用作诊断，但并不算成功。非常重要的是,在Cas13a反式切割功能建立以后，发明了SHERLOCK技术。在Cpf1鉴定成功后，就开发了一个HOLMES系统。
另外，赵院士还介绍了他们的专利HOLMES，并从其应用方面展开来讲。最后，还感叹了实验室创新研究到产业转化的不易之处。
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