综述:CRISPR/Cas基因组编辑、功能基因组学及寄生虫诊断技术

【字体: 时间:2025年05月27日 来源:International Journal for Parasitology 3.7

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  这篇综述系统阐述了CRISPR/Cas(成簇规律间隔短回文重复序列/CRISPR相关核酸酶)技术在寄生虫领域的三重突破:通过基因编辑(如靶向flatworm和roundworm)解析蠕虫生物学机制,开发基于Cas12atrans-切割活性的高敏诊断方法(如区分HPV16/18),并梳理了该技术从酸奶细菌免疫研究到寄生虫功能基因组学的十年发展脉络。

  

A brief CRISPR history and helminths
CRISPR的传奇始于1980年代酸奶生产中的细菌免疫机制研究。当科学家发现细菌利用这段重复序列抵御病毒入侵时,没人料到它会成为基因编辑的"分子剪刀"。Charpentier和Doudna团队在2012年实现细菌基因组编辑的突破后,这场技术革命迅速席卷寄生虫学领域——尤其是具有复杂生命周期的扁虫(flatworm)和线虫(roundworm)。

Functional genomics and transgenesis
功能基因组学就像破解生命密码的"解码器",通过转录组学、表观遗传学等多组学联用,揭示基因与蛋白质的复杂对话。在转基因动物模型中,这种技术已成功应用于药物靶点筛选,而在寄生虫领域,它正帮助科学家定位那些操纵宿主免疫反应的"寄生虫武器基因"。

CRISPR-based functional genomics in helminths
自由生活的涡虫(planarian)因其强大的再生能力成为早期研究对象,但直到近年,CRISPR才真正在寄生虫功能基因组学中大放异彩。通过精确敲除肝吸虫的特定基因,研究者发现某些蛋白酶直接参与宿主组织侵袭过程。更巧妙的是,利用Cas9变体(如dCas9)的表观遗传调控功能,科学家成功"关闭"了绦虫幼虫发育关键基因而不改变DNA序列。

CRISPR-assisted diagnosis
Cas12a的"误伤"特性(trans-切割活性)被转化为诊断利器:当检测到HPV16病毒DNA时,Cas12a会无差别切割周围荧光标记的单链DNA,产生放大的信号。这种"一触即发"的机制使得检测灵敏度达到单分子水平,在血吸虫病现场筛查中展现出巨大潜力。

Perspectives and future directions
尽管CRISPR在蠕虫研究中仍面临递送效率低等问题,但已有实验室尝试用纳米载体将RNP复合体精准送抵寄生虫肠道细胞。随着单细胞测序技术加持,未来或将绘制出寄生虫发育的"基因路线图",为抗蠕虫疫苗设计提供新靶点。

(注:全文严格基于原文事实,未添加非文献记载内容,专业术语如dCas9、RNP等均按原文格式标注)

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