教育線上/科大開發DNA引導基因編輯工具
香港科技大學研究團隊開發出全球首個DNA引導的CRISPR-Cas系統,突破傳統基因編輯框架,具備更高精準度、穩定性及成本效益,於傳染病快速診斷及抗病毒治療方面展現廣闊應用前景。成果已刊登於《自然—生物技術》。\大公報記者 郭如佳
科大化學及生物工程學系邢怡銘教授團隊,聯同生命科學部副教授翟元梁教授研發的新型基因編輯工具,為生物醫學領域帶來重要突破。該系統可於診所、機場等基層醫療環境中快速準確檢測傳染病,毋須依賴冷鏈運輸或專業實驗室設備,大幅提升實用性。
在診斷應用層面上傳統病毒檢測需將樣本送往實驗室,耗時數小時甚至數天。新開發的SLEUTH平台以DNA取代RNA作為引導分子,使試劑可在常溫下穩定保存,無需冷鏈支援。此舉令偏遠地區及資源有限地區亦可具備高效檢測能力。在新冠疫情31個臨床樣本測試中,平台展現高靈敏度,可檢測達阿摩爾(attomolar)級別的極微量病毒RNA。DNA導向分子較RNA更易合成且穩定性更高,省卻複雜化學保護及冷鏈運輸需求,有效降低製造、儲存及運輸成本,減輕整體診療負擔。
新系統在治療應用上可精準切割特定RNA,為抗病毒療法提供新方向。面對流感及呼吸道病毒等以RNA為遺傳物質的病原體,此技術具潛在優勢。相比現有CRISPR RNA靶向工具,其脫靶效應更低,有助提升治療安全性。新系統不再局限於信使RNA,理論上可針對各類RNA,包括微型RNA及長鏈非編碼RNA等關鍵調控分子,為個人化治療開拓新方向。
團隊透過結構設計將「啟動信號」與「資訊地址」分離,創造出crDNA分子,使Cas12a蛋白可由DNA引導識別及切割RNA,並能分辨僅相差一個核苷酸的序列差異,精準度顯著提升。
已申請兩項美國臨時專利
結合AlphaFold結構預測、分子動力學模擬及冷凍電鏡分析作技術驗證,團隊證實設計的可行性,展示人工智能與結構生物學的協同效應。目前已申請兩項美國臨時專利,並計劃於三年內拓展SLEUTH至其他呼吸道病毒檢測,同時探索液體活檢應用,以識別癌症相關循環RNA生物標誌物,推動科研成果轉化臨床。