中文摘要

       當(dāng)前新型冠狀病毒肺炎 （COVID-19） 疫情仍在全球大流行，確診病例和死亡人數(shù)仍不斷攀升，如何有效控制病毒的傳播，降低傳染率和死亡率是目前全人類亟待解決的問題。一方面需要快速、可靠、經(jīng)濟(jì)的檢測(cè)方法及時(shí)發(fā)現(xiàn)新型冠狀病毒 （SARS-CoV-2） 感染者，另一方面需要尋找新穎、有效的COVID-19治療及預(yù)防策略。各種基于CRISPR-Cas系統(tǒng)的新一代基因編輯技術(shù)以其快速、便攜、經(jīng)濟(jì)、高效的特點(diǎn)為COVID-19快速分子診斷提供了解決方案。CRISPR-Cas系統(tǒng)具有可準(zhǔn)確識(shí)別并降解SARS-CoV-2核酸的特點(diǎn)，為研發(fā)針對(duì)COVID-19的新型治療及預(yù)防手段提供了一種潛在的技術(shù)方案。此文對(duì)目前COVID-19診斷及治療現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對(duì)基于CRISPR-Cas系統(tǒng)的COVID-19分子診斷、治療及預(yù)防策略研究及其新進(jìn)展進(jìn)行了簡(jiǎn)述。

正文

       當(dāng)前，由新型冠狀病毒 （severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2） 引發(fā)的新型冠狀病毒肺炎 （COVID-19） 疫情仍在全球180多個(gè)國(guó)家和地區(qū)持續(xù)蔓延，嚴(yán)重危及全球公共衛(wèi)生體系和人類生命安全。據(jù)WHO統(tǒng)計(jì)，截至2021年12月29日，全球累計(jì)COVID-19確診病例超2.81億，累計(jì)死亡人數(shù)達(dá)541萬(wàn)。多種SARS-CoV-2變異株的陸續(xù)出現(xiàn)，尤其是在英國(guó)首次檢測(cè)到的B.1.617變異株 （德爾塔毒株）（包括其亞變種AY.4.2） 和近日在南非首次檢測(cè)到的B.1.1.529變異株 （奧密克戎毒株） 具有傳播力強(qiáng)、潛伏期短、致病性強(qiáng)、發(fā)病進(jìn)程快等特點(diǎn)，已導(dǎo)致全球多國(guó)疫情出現(xiàn)反彈。這對(duì)進(jìn)行有針對(duì)性的COVID-19臨床診治及預(yù)防策略提出了更高的要求?；诔纱匾?guī)律間隔短回文重復(fù)序列及其相關(guān)蛋白 （clustered regularly interspaced short palindromic repeat and associated protein，CRISPR-Cas） 系統(tǒng)的基因編輯技術(shù)近幾年發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍幾乎延伸到生命科學(xué)的每個(gè)角落[2]?；?span>CRISPR-Cas系統(tǒng)的各種病原體核酸檢測(cè)方法，不需要復(fù)雜昂貴的設(shè)備、操作簡(jiǎn)單，極大地減少了實(shí)驗(yàn)室負(fù)荷和患者檢測(cè)成本，使得現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)檢測(cè) （point of care test，POCT） 得以實(shí)現(xiàn)，可及早地追蹤和隔離被感染人群，快速阻斷病毒傳播[3]。諸多研究已嘗試將該技術(shù)應(yīng)用到COVID-19的早期診治及預(yù)防，以期開發(fā)出更加靈敏快速的病毒核酸檢測(cè)方法和安全有效的新型治療及預(yù)防方案。本文在簡(jiǎn)述目前COVID-19診治現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)基于CRISPR-Cas系統(tǒng)的COVID-19分子診斷、治療及預(yù)防策略的研究及其新進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。 

1、COVID-19診治現(xiàn)狀 

1.1、常用的SARS-CoV-2檢測(cè)方法

       SARS-CoV-2完整的基因組約為30 kb，其中接近5’端的前2/3包含編碼16個(gè)非結(jié)構(gòu)蛋白的開放閱讀框1ab （open reading frame 1ab，ORF1ab） 基因，后1/3包含編碼結(jié)構(gòu)蛋白的基因包括包膜蛋白 （envelope protein，E） 、刺突蛋白 （spike protein，S） 、核衣殼蛋白 （nucleocapsid protein，N） 、膜蛋白 （membrane protein，M） 基因。 定量逆轉(zhuǎn)錄PCR （quantitative reverse transcription PCR，qRT-PCR） 現(xiàn)被作為COVID-19診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，WHO和我國(guó)均建議選用至少包含針對(duì)ORF1ab和N基因區(qū)域的qRT-PCR核酸檢測(cè)試劑盒 （包含TaqMan聚合酶、引物和探針） 作為COVID-19確診方法。但在感染早期qRT-PCR檢測(cè)仍可呈假陰性，同時(shí)有檢測(cè)成本貴、樣本運(yùn)轉(zhuǎn)/檢測(cè)周期長(zhǎng)以及人員和設(shè)備要求高等缺點(diǎn)。應(yīng)用間接免疫熒光法、直接發(fā)光免疫法、ELISA、膠體金免疫層析等技術(shù)檢測(cè)呼吸道分泌物中的SARS-CoV-2抗原或血清抗體，也被各國(guó)作為SARS-CoV-2感染診斷或治療監(jiān)測(cè)的輔助手段。雖然這些免疫學(xué)檢測(cè)抗原或抗體的試劑有的已上市并應(yīng)用于臨床檢測(cè)，但仍存在交叉反應(yīng)、檢測(cè)窗口期較長(zhǎng)、假陽(yáng)性率高等許多缺陷。 

1.2、目前COVID-19的治療與預(yù)防手段

       迄今為止，全球各國(guó)已經(jīng)評(píng)估了各種可能的COVID-19治療與預(yù)防手段，其中包含多種化學(xué)藥物、中和抗體和各種處于不同臨床試驗(yàn)階段或已經(jīng)上市的疫苗。對(duì)于COVID-19具有潛在療效的候選藥物有瑞德西韋、洛匹那韋、氯喹和羥氯喹、法匹拉韋等，雖然這些候選藥物在小規(guī)模臨床試驗(yàn)中均被證明具有一定的抗SARS-CoV-2活性，但在WHO牽頭組織的全球最大用于評(píng)估COVID-19治療方法的臨床試驗(yàn)——“團(tuán)結(jié)”試驗(yàn) （SOLIDARITY trial） 中瑞德西韋、羥氯喹、洛匹那韋對(duì)COVID-19的治療效果都十分有限甚至無(wú)效。好消息是法匹拉韋已在多個(gè)國(guó)家的臨床試驗(yàn)中展現(xiàn)出有效性，尤其是針對(duì)輕癥和中癥患者的治療，并且在包括中國(guó)在內(nèi)的多個(gè)國(guó)家上市；最近，抗SARS-CoV-2口服藥Molnupiravir獲英國(guó)藥監(jiān)局批準(zhǔn)上市，用于成人輕癥至中癥COVID-19的治療；美國(guó)輝瑞公司新口服藥PAXLOVIDTM的Ⅱ/Ⅲ期臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示，該藥可使患者重癥或者死亡風(fēng)險(xiǎn)降低89%，目前已向美國(guó)FDA提交緊急使用授權(quán)（ emergency use authorization，EUA） 申請(qǐng)。清肺排毒湯、化濕敗毒方、宣肺敗毒顆粒、金花清感顆粒、連花清瘟膠囊、血必凈注射液等3個(gè)中藥方劑和3個(gè)中成藥已被證實(shí)對(duì)COVID-19有明顯療效，聯(lián)合西藥治療可明顯提高治愈率。 中和抗體療法也是治療COVID-19的一個(gè)熱門領(lǐng)域，如從COVID-19康復(fù)患者的恢復(fù)期血漿中篩選出的單克隆中和抗體，通過(guò)與SARS-CoV-2的S蛋白結(jié)合，阻斷病毒與宿主細(xì)胞結(jié)合，病毒無(wú)法侵入細(xì)胞，最終被免疫系統(tǒng)消滅。全球現(xiàn)有20種中和抗體藥物研發(fā)進(jìn)入臨床試驗(yàn)，其中美國(guó)禮來(lái)公司和上海君實(shí)生物醫(yī)藥科技股份有限公司合作開發(fā)的Etesevimab/Bamlanivimab聯(lián)合療法、美國(guó)再生元制藥公司的卡西瑞單抗和伊德單抗組合療法、美國(guó)VirBiotechnology公司和英國(guó)葛蘭素史克公司合作的Sotrovimab均已獲得美國(guó)FDA的EUA。 針對(duì)全球COVID-19疫情的暴發(fā)及蔓延，世界各國(guó)都加快了疫苗的研發(fā)、生產(chǎn)及審批，乃至授權(quán)應(yīng)急使用審批速度，以滿足提高公共群體免疫水平、有效控制疾病流行需要。WHO于2021年10月28日更新的COVID-19疫苗緊急使用名單顯示，24種COVID-19候選疫苗中已通過(guò)認(rèn)證并獲準(zhǔn)緊急使用的僅14種 （包括我國(guó)2種） ，其他10種疫苗尚未完成相關(guān)認(rèn)證。此外，WHO最近發(fā)布的全球COVID19疫苗開發(fā)概況表明，已有322種候選疫苗，其中128種處于臨床試驗(yàn)階段。目前已有的COVID-19疫苗包括滅活疫苗、核酸疫苗、病毒載體疫苗、重組亞單位疫苗等。隨著更加深入的研究，核酸疫苗在免疫原性、安全性和持續(xù)性方面都獲得了極大的進(jìn)步，其中為應(yīng)對(duì)COVID-19疫情首次使用的mRNA疫苗尤為引人關(guān)注。mRNA具有良好的保護(hù)效力且安全性可控，可在體內(nèi)正常降解，理論上不會(huì)與宿主基因整合，與傳統(tǒng)疫苗相比，生產(chǎn)周期更短、研發(fā)成本更低，但運(yùn)輸與保存條件的要求更高。目前，美國(guó)輝瑞公司/德國(guó)BioNTech公司聯(lián)合研制的BNT162b2 mRNA疫苗以及美國(guó)Moderna公司開發(fā)的mRNA-1273疫苗已獲得緊急使用批準(zhǔn)上市。 

2、基于CRISPR-Cas系統(tǒng)的COVID-19分子診斷 

2.1、基于CRISPR-Cas13的COVID-19診斷

       Cas13a是CRISPR-Cas家族中唯一一種可以靶向單鏈RNA的效應(yīng)蛋白，且具備非特異性反式切割鄰近單鏈RNA的活性，這些特性可以靶向識(shí)別目標(biāo)RNA并利用報(bào)告分子的斷裂將信號(hào)放大，為利用CRISPR-Cas13檢測(cè)RNA病毒SARS-CoV-2提供了機(jī)會(huì)。華裔學(xué)者張鋒團(tuán)隊(duì)建立的一種基于Cas13a的特異高靈敏度酶報(bào)告系統(tǒng) （specific high-sensitivity enzymatic reporter unlocking, SHERLOCK） 已被用于檢測(cè)SARS-CoV-2，在42個(gè)RNA拷貝的檢出限內(nèi)熒光讀數(shù)的靈敏度和特異性均為100%，橫向流動(dòng)讀數(shù)靈敏度和特異性分別為97%、100%。Arizti-Sanz等建立的簡(jiǎn)化突出顯示感染以應(yīng)對(duì)流行病的方法 （streamlined highlighting of infections to navigate epidemics，SHINE） 實(shí)現(xiàn)免樣本核酸提取且將等溫?cái)U(kuò)增和基于Cas13的檢測(cè)融合為一步，在縮短檢測(cè)時(shí)間的同時(shí)可提高靈敏度，結(jié)果可以通過(guò)管內(nèi)熒光讀數(shù)進(jìn)行可視化并由配套的智能手機(jī)應(yīng)用程序進(jìn)行解讀，減少污染風(fēng)險(xiǎn)。Rauch等設(shè)計(jì)的堅(jiān)固、精準(zhǔn)、可擴(kuò)展的基于CRISPR-Cas13a的檢測(cè)方法 （Cas13-based, rugged, equitable, scalable testing，CREST） 將RT-PCR擴(kuò)增與Cas13a酶相結(jié)合，設(shè)備只包括簡(jiǎn)易小巧的熱循環(huán)儀和基于塑料過(guò)濾器的LED顯像儀，特別適合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，且成本低，靈敏度高。 

2.2、基于CRISPR-Cas12的COVID-19診斷

       Cas12同樣有反式切割活性，但只能靶向切割雙鏈DNA，利用逆轉(zhuǎn)錄等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)可讓基于CRISPR-Cas12的檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)SARS-CoV-2或其他RNA病毒的檢測(cè)，原理與Cas13相似。近來(lái)張鋒團(tuán)隊(duì)發(fā)布了更簡(jiǎn)易的SARS-CoV-2核酸檢測(cè)方法STOPCovid （SHERLOCK testing in one pot） ，把逆轉(zhuǎn)錄環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增 （reverse transcription loop-mediated isothermal amplification，RT-LAMP） 和SHERLOCK合并進(jìn)行，靈敏度與qRT-PCR相當(dāng)，最大優(yōu)點(diǎn)是不需要從患者樣本中提取和純化RNA，檢測(cè)SARS-CoV-2只需在一個(gè)試管中一步完成，陽(yáng)性樣本只需15~45 min就能獲得結(jié)果，特別適于POCT場(chǎng)景使用。Broughton等將前期建立的基于CRISPR-Cas12a的針對(duì)DNA內(nèi)切酶靶向的CRISPR反式報(bào)告檢測(cè)系統(tǒng) （DNA endonuclease-targeted CRISPR trans reporter，DETECTR） 和RT-LAMP技術(shù)結(jié)合，可檢測(cè)SARS-CoV-2 N和E基因。Ding等[18]設(shè)計(jì)的多合一的雙CRISPR-Cas12a檢測(cè)技術(shù) （all-in-one dual CRISPR-Cas12a，AIOD-CRISPR） 不需要預(yù)擴(kuò)增和分離擴(kuò)增產(chǎn)物，該方法利用一對(duì)Cas12a CRISPR RNA （crRNA） 復(fù)合物結(jié)合目標(biāo)序列的不同位點(diǎn)，且不受Cas12a前間區(qū)序列鄰近基序（protospacer adjacent motif，PAM）序列的限制，檢測(cè)結(jié)果在藍(lán)色LED燈背景下可直接用肉眼讀出。另一種基于CRISPR-Cas12a的肉眼讀出檢測(cè)方法 （CRISPR/Cas12a-based-detection with naked eye readout，CRISPR/Cas12a-NER） 利用逆轉(zhuǎn)錄重組酶介導(dǎo)等溫核酸擴(kuò)增技術(shù) （reverse transcript recombinase-aided amplification，RT-RAA） 對(duì)SARS-CoV-2進(jìn)行預(yù)擴(kuò)增，結(jié)果符合率達(dá)100%。另外，Zhang等首次結(jié)合金納米顆粒 （gold nanoparticle，AuNP） 建立了Cas12a輔助的RT-LAMP/AuNP檢測(cè) （Cas12a-assisted RT-LAMP/AuNP，CLAP） ，該檢測(cè)可同時(shí)在96孔板中進(jìn)行，僅通過(guò)肉眼或普通的酶標(biāo)儀就能讀出結(jié)果，具有擴(kuò)展到自動(dòng)化檢測(cè)平臺(tái)的潛力，這種高通量的檢測(cè)方法將很大程度地改進(jìn)當(dāng)前COVID-19的快速篩查工作。圖1展示了幾種主要的基于CRISPR-Cas12/13的COVID-19分子診斷技術(shù)原理。

2.3、基于其他CRISPR-Cas系統(tǒng)的COVID-19診斷

        Cas9、Cas3等其他CRISPR-Cas系統(tǒng)雖然沒有反式切割活性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)游離報(bào)道分子的信號(hào)放大，但利用其靶向結(jié)合的活性同樣可以準(zhǔn)確檢測(cè)出SARS-CoV-2的RNA序列?；?span>Cas3操作的核酸檢測(cè)方法 （Cas3-operated nucleic acid detection，CONAN） ，最快能在40 min內(nèi)檢測(cè)出單拷貝SARS-CoV-2 RNA。Azhar等首次開發(fā)出一種基于CRISPR-Cas9系統(tǒng)檢測(cè)SARS-CoV-2的方法FELUDA （FnCas9 editor linked uniform detection assay） ，試劑盒已獲準(zhǔn)在印度上市銷售。該法無(wú)需對(duì)報(bào)告分子進(jìn)行反式切割，直接利用Cas9的酶切作用進(jìn)行核酸檢測(cè)，準(zhǔn)確度與qRT-PCR檢測(cè)相似，并且在檢測(cè)致病性單核苷酸變異和核酸序列分析方面準(zhǔn)確度也很高。表1列出了qRT-PCR以及各種基于CRISPR-Cas系統(tǒng)的SARS-CoV-2核酸檢測(cè)方法的性能特征。

3、基于CRISPR-Cas系統(tǒng)的抗SARS-CoV-2治療及預(yù)防策略 

3.1、基于CRISPR-Cas系統(tǒng)的抗SARS-CoV-2治療

       已有報(bào)道證明Cas13d可被編程用于精準(zhǔn)抑制哺乳動(dòng)物體內(nèi)多種單鏈RNA病毒而不會(huì)丟失目標(biāo)基因，Cas13d具有靶向多個(gè)區(qū)域的能力且有更強(qiáng)的催化活性，不需要任何嚴(yán)格的PAM/前間區(qū)序列側(cè)翼序列來(lái)限制切割靶點(diǎn)，這使得CRISPR-Cas13d成為抗病毒治療研發(fā)的熱點(diǎn)。Abbott等[25]以CRISPR-Cas13d為基礎(chǔ)開發(fā)了一種新技術(shù)，人類細(xì)胞中的預(yù)防性抗病毒CRISPR （prophylactic antiviral CRISPR in human cell，PAC-MAN） 系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)47例COVID-19和中東呼吸綜合征患者的基因組序列進(jìn)行比對(duì)，借助生物信息學(xué)流程建立了與人類基因組脫靶效應(yīng)較小的針對(duì)高度保守的RNA依賴的RNA聚合酶和N基因的crRNA文庫(kù)，在人肺上皮細(xì)胞系中PAC-MAN對(duì)SARS-CoV-2的抑制率分別為85%和70%，研究顯示，PAC-MAN系統(tǒng)僅靠6個(gè)crRNA就足以靶向切割包括SARS、中東呼吸綜合征和COVID-19相關(guān)的β冠狀病毒在內(nèi)的超過(guò)90%的冠狀病毒基因，證明PAC-MAN可以成為一種潛在的抗SARS-CoV-2策略。然而如何安全有效地將CRISPR組件遞送至人體細(xì)胞中并持續(xù)發(fā)揮作用是基于CRISPR-Cas系統(tǒng)的新型抗病毒治療應(yīng)用于臨床的主要難題。腺相關(guān)病毒 （adeno-associated virus，AAV） 或慢病毒載體是病毒載體遞送系統(tǒng)的代表，為了將Cas有效地遞送到受感染細(xì)胞中，張峰團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種最小的Cas13效應(yīng)蛋白Cas13bt （僅有其他Cas13蛋白的一半大?。?，可被直接裝入單個(gè)AAV載體內(nèi)進(jìn)行遞送，Nguyen等[28]利用肺特異性AAV血清型載體將Cas13d效應(yīng)蛋白和針對(duì)SARS-CoV-2 ORF1ab和S基因的特異性crRNA傳遞至SARS-CoV-2感染者肺上皮細(xì)胞，降解了SARS-CoV-2基因組抑制病毒復(fù)制。 另外，抗體與Cas酶融合 （antibody and Cas fusion，ABACAS） 技術(shù)可以通過(guò)將Cas13核酸酶與SARS-CoV-2的S蛋白特異性抗體片段融合來(lái)實(shí)現(xiàn)CRISPR組件的連接，ABACAS的抗體片段將識(shí)別SARS-CoV-2上的S蛋白，并促進(jìn)Cas13與病毒一起選擇性地遞送至受感染細(xì)胞中，一旦ABACAS被傳遞到受感染的細(xì)胞，它就會(huì)識(shí)別并切割病毒RNA，依靠病毒本身的選擇性傳遞也可減少組織外效應(yīng)。ABACAS技術(shù)除了選擇性遞送CRISPR-Cas系統(tǒng)外，ABACAS抗體片段的中和活性還可能會(huì)干擾S蛋白和血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2受體的相互作用，并最大限度地減少病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞。非病毒載體遞送包括脂質(zhì)納米顆粒法、電穿孔法、核轉(zhuǎn)染法、顯微注射法等，其中脂質(zhì)納米顆粒法以其無(wú)毒性、低免疫原性、可增加Cas酶在體外和體內(nèi)表達(dá)時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)脫穎而出。Blanchard等將合成的Cas13a mRNA和針對(duì)SARS-CoV-2 ORF1ab和N基因的crRNA的脂質(zhì)納米聚合物通過(guò)霧化裝置輸送到受感染倉(cāng)鼠的呼吸道，結(jié)果表明CRISPR-Cas13a可以減少倉(cāng)鼠體內(nèi)SARS-CoV-2的復(fù)制并減輕癥狀。合成的mRNA使Cas13a效應(yīng)子在倉(cāng)鼠體內(nèi)瞬時(shí)表達(dá)，很大程度減輕了免疫應(yīng)答，也減少了mRNA與受試者自身遺傳物質(zhì)整合的可能性。Fareh等報(bào)道了一種可編程的CRISPR-pspCas13b針對(duì)SARS-CoV-2的S、N基因轉(zhuǎn)錄后的mRNA，抑制具有感染復(fù)制能力的SARS-CoV-2，包括猴子和人類上皮細(xì)胞中的未變異株、D614G變體和最近飽受關(guān)注的B.1.1.7變體。該研究的綜合突變分析進(jìn)一步證明單個(gè)crRNA對(duì)單核苷酸錯(cuò)配具有耐受性，并對(duì)新變種中出現(xiàn)的突變RNA仍保持催化活性，為開發(fā)能夠抑制廣大SARS-CoV-2突變體的治療策略提供了概念驗(yàn)證。然而，這些研究還需要更廣泛的臨床前研究，還需要進(jìn)一步了解其免疫原性、CRISPR組件的遞送、Cas蛋白表達(dá)的時(shí)間，以及脫靶效應(yīng)等問題。 

3.2、基于CRISPR-Cas系統(tǒng)的COVID-19預(yù)防

       目前已有多篇利用CRISPR-Cas9系統(tǒng)構(gòu)建開發(fā)動(dòng)物疫苗候選毒株的報(bào)道。譬如利用CRISPR-Cas9系統(tǒng)構(gòu)建偽狂犬病病毒基因缺失的疫苗候選毒株；利用CRISPR-Cas9系統(tǒng)敲除非洲豬瘟病毒強(qiáng)毒株中的非必需基因8-DR，為后續(xù)非洲豬瘟疫苗的研制奠定基礎(chǔ)；利用CRISPR-Cas9系統(tǒng)敲除毒力因子，并將異源基因插入禽類易感的皰疹病毒科傳染性喉氣管炎病毒基因組中，以產(chǎn)生多價(jià)禽皰疹病毒重組疫苗等[33]。CRISPR-Cas系統(tǒng)通過(guò)基因敲除、替換或插入對(duì)病毒基因組進(jìn)行修飾，構(gòu)建具有多種重組基因疫苗候選毒株，為人用病毒性疫苗的研究提供了一條新的有效途徑。此外，應(yīng)用CRISPR-Cas9系統(tǒng)在編輯哺乳動(dòng)物細(xì)胞基因組方面的準(zhǔn)確性，或許可以改造動(dòng)物體內(nèi)B細(xì)胞的基因組，使B細(xì)胞直接表達(dá)出高效價(jià)的特異性抗體以預(yù)防病毒感染。Faiq[34]提出假設(shè)，利用CRISPR-Cas9編輯B細(xì)胞基因組以表達(dá)針對(duì)不同抗原的單克隆抗體，并通過(guò)在宿主B細(xì)胞基因組中插入表達(dá)針對(duì)SARS-CoV-2抗體的核酸序列，可能在不引入病毒表面蛋白或多肽的情況下表達(dá)出抗SARS-CoV-2抗體。這將能消除重復(fù)注射的需要，同時(shí)可以在一個(gè)月內(nèi)實(shí)現(xiàn)有效對(duì)抗某種病毒的暴發(fā)。毫無(wú)疑問，基于CRISPR-Cas系統(tǒng)的基因編輯技術(shù)為設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)出更快速、更安全、更多價(jià)的諸如COVID-19疫苗等重組病毒疫苗提供了新的可能的技術(shù)手段。 

4、小結(jié)與展望 

       COVID-19在世界范圍內(nèi)的大流行導(dǎo)致人類生產(chǎn)生活和生命健康受到嚴(yán)重?fù)p害，快速實(shí)時(shí)的分子診斷檢測(cè)技術(shù)、切實(shí)有效的新型治療及預(yù)防策略成為戰(zhàn)勝全球疫情的關(guān)鍵。PCR和DNA測(cè)序技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了對(duì)新發(fā)病原體的快速檢測(cè)能力，成為疫情初期最有力的診斷工具。基于CRISPR-Cas系統(tǒng)的分子診斷技術(shù)已被證明具有靈敏、特異、快速、廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，在資源有限的地區(qū)，基于橫向流動(dòng)試紙條的快速檢測(cè)方法可以很容易地檢測(cè)SARS-CoV-2病毒核酸，大規(guī)模利用這些方法篩查受感染人群 （或居家自我監(jiān)測(cè)） 將有助于限制病毒傳播。雖然這些技術(shù)只有個(gè)別獲得FDA的EUA （美國(guó)Sherlock Biosciences公司開發(fā)的SHERLOCK? CRISPR SARS-CoV-2和Mammoth Biosciences公司的SARS-CoV-2 DETECTR?核酸檢測(cè)試劑盒） ，但隨著更多試劑研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)的參與，越來(lái)越多的基于CRISPR-Cas的SARS-CoV-2核酸檢測(cè)試劑盒將會(huì)陸續(xù)進(jìn)入臨床使用，可能在不久的將來(lái)替代qRT-PCR成為分子診斷領(lǐng)域的主流。另外，尋找更有效的COVID-19抗病毒治療及預(yù)防手段，也是世界各國(guó)學(xué)者目前研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)。PAC-MAN和ABACAS是基于CRISPR-Cas系統(tǒng)用于COVID-19治療中的代表性示例，只需設(shè)計(jì)出針對(duì)病毒保守序列的crRNA，就能靶向降解病毒核酸抑制病毒增殖，有助于提高未來(lái)應(yīng)對(duì)變異病毒或新病毒暴發(fā)的能力。評(píng)估使用CRISPR的潛在風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于其未來(lái)的臨床應(yīng)用十分重要，研發(fā)合適的傳遞系統(tǒng)以保證CRISPR的專一性、安全性和高效性，并排除脫靶效應(yīng)所致突變及腫瘤的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，是目前PAC-MAN等技術(shù)應(yīng)用于COVID-19患者治療急需解決的難題所在。此外，CRISPR-Cas系統(tǒng)應(yīng)用于新型病毒性疫苗的研發(fā)，將大大縮短疫苗研發(fā)周期，為應(yīng)對(duì)諸如COVID-19這類傳染病的大流行提供全新的預(yù)防策略及解決方案。 

作者：劉錦嵩  鄢盛愷，遵義醫(yī)科大學(xué)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)院 通信作者：鄢盛愷

引用本文：劉錦嵩，鄢盛愷. 針對(duì)新型冠狀病毒肺炎的基于CRISPR-Cas系統(tǒng)分子診斷及治療策略研究 [J]. 國(guó)際生物制品學(xué)雜志, 2022, 45(1): 1-7.   DOI: 10.3760/cma.j.cn311962-20211102-00068