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科技日報記者 王祝華 實習(xí)生 曲怡臻
8月26日，記者從海南大學(xué)南海海洋資源利用國家重點實驗室獲悉，該實驗室微生物技術(shù)團隊圍繞微生物防御系統(tǒng)機制與生物傳感技術(shù)開展了大量研究工作，在CRISPR/Cas14a1系統(tǒng)的性能機制與單堿基分辨診斷方面取得系列成果，并于近日發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《化學(xué)綜述》《德國應(yīng)用化學(xué)》上。
眾所周知，細(xì)菌等微生物為了在大自然殘酷的生存競爭中存活，經(jīng)過數(shù)百萬年漫長進化過程，已獲得了獨特的防御系統(tǒng)，包括從CRISPR-Cas系統(tǒng)，到成孔毒素蛋白，再到浮力控制氣體泡，以保護自身免受入侵物種如噬菌體的攻擊，或環(huán)境因子如光照、溶解氧等的影響。
由萬逸研究員帶領(lǐng)的南海海洋資源利用國家重點實驗室微生物技術(shù)團隊，借助計算機輔助設(shè)計、定向進化和蛋白質(zhì)工程等新計算和生物工具，多年來持續(xù)深入研究，不僅發(fā)現(xiàn)微生物防御策略（MDS, microorganism defense systems）中的新機制，還通過應(yīng)用參與細(xì)菌防御系統(tǒng)的新酶，改造了現(xiàn)有微生物防御系統(tǒng)。
“這是人類借鑒微生物防御系統(tǒng)智慧，從而構(gòu)建生物傳感器的新策略。”萬逸介紹，此研究成果有助于開發(fā)新型且功能更強大的生物傳感器，顯著提高其檢測的靈敏度和特異性，在特異性單堿基分辨或可視化核酸檢測中發(fā)揮更好的作用。
萬逸表示，理想的生物傳感平臺應(yīng)包括三個特點，一是試劑和儀器成本低；二是從“進樣本”到“出結(jié)果”耗時短，無需預(yù)擴增和信號放大；三是具有高靈敏度、準(zhǔn)確度、精密度等特點。但是，在資源受限的環(huán)境中，這些特征很難同時滿足。針對以上技術(shù)難點，萬逸團隊以CRISPR/Cas（即“成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列”）為攻關(guān)點進行系統(tǒng)研究。
此前，萬逸曾聯(lián)合清華大學(xué)李景虹院士共同研究出一種可以檢測核糖核酸（RNA，即Ribonucleic Acid）單堿基突變的方法，解決了核酸檢測單堿基突變分辨率不夠靈敏的問題。RNA作為生物體重要的遺傳物質(zhì)，其單堿基突變與海洋微生物的致病力密切相關(guān)，對早期生物體內(nèi)RNA堿基突變進行診斷至關(guān)重要。
該團隊此次新發(fā)現(xiàn)的CRISPR/Cas14a1系統(tǒng)，恰好具有靶RNA激活引發(fā)反式切割ssDNA且不能順式切割靶點RNA的功能。在此基礎(chǔ)上，萬逸帶領(lǐng)團隊利用靶RNA激活Cas14a1引發(fā)反式切割功能開發(fā)出了ATCas-RNA平臺。萬逸介紹，該平臺對檢測16sRNA基因序列相近的病原微生物具有良好鑒定能力，具有應(yīng)用于病原微生物RNA診斷的潛力。
（受訪對象供圖）
