综述:基因编辑与合成生物技术在传染病诊断、治疗和预防中的应用进展及生物安全挑战

【字体: 时间:2025年09月04日 来源:Biosafety and Health 3

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  这篇综述系统阐述了CRISPR/Cas(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/CRISPR-associated protein)诊断技术、mRNA疫苗和工程益生菌在传染病防控中的突破性应用,同时剖析了其潜在的生物安全风险(如基因漂移、水平基因转移HGT)和伦理挑战,呼吁建立全球协同监管框架以平衡技术创新与风险管控。

  

探索CRISPR/Cas系统在传染病诊断中的应用与生物安全挑战

CRISPR/Cas系统源于细菌的适应性免疫机制,通过crRNA引导Cas核酸酶精准切割靶序列。工程化的Cas12a(DETECTR系统)和Cas13a(SHERLOCK系统)利用trans-切割活性,分别实现DNA和RNA病毒的高灵敏度检测,如SARS-CoV-2和埃博拉病毒,灵敏度可达每微升数十拷贝。然而,其双重用途风险(如病原体增强)亟需监管。

合成疫苗的创新与生物安全考量

mRNA疫苗通过脂质纳米颗粒(LNPs)递送,诱导宿主细胞表达抗原,但面临稳定性不足和免疫逃逸挑战。病毒载体疫苗则存在基因重组风险。合成生物学加速了抗原设计,如流感病毒血凝素(HA)蛋白的优化,但需关注残留宿主DNA的致癌性。

工程益生菌的诊疗潜力与安全策略

工程化大肠杆菌和乳酸菌通过逻辑门电路(如AND/OR门)精准释放抗菌肽,靶向沙门氏菌等病原体。合成免疫学策略可重编程局部免疫微环境。生物安全设计包括:非天然密码子、自毁开关(如四环素诱导系统)和光控模块,以降低基因转移风险。

全球协同治理与未来展望

WHO主导的疫苗生命周期监管(如EudraVigilance系统)和CRISPR“红绿灯”分类规则是关键。未来需结合AI诊断、冻干mRNA疫苗和器官芯片技术,构建“预防-诊断-治疗”一体化防控体系,同时推动合成生态学优化工程菌的生态安全性。

(注:全文严格基于原文数据,未新增结论,专业术语如CRISPR/Cas9、LNPs等均保留原格式)

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