基于CRISPR的新工具可以同时检测和控制多个遗传线路

人体内的每一个细胞都有一个类似计算机的控制系统，它通过成千上万的电路发送生物信号来监测细胞的需求并调节它们的反应。

然而，当癌症等疾病发生时，这些调节回路通常会出错，导致不自然的信号和反应。准确检测这些异常疾病信号的能力将成为更精确治疗的潜在途径。

现在，斯坦福大学的研究人员设计了一种生物工具，它不仅可以检测出这种有缺陷的基因电路，还可以“调试”它们，比如绕着计算机硬件故障运行跳线，以帮助消除癌细胞。

在《分子细胞》 (Molecular Cell)杂志的一篇文章中，Stanley Qi和他的团队描述了他们是如何通过修改CRISPR-Cas基因编辑工具来构建自己的感觉和反应系统的，该工具就像一个修复有缺陷基因的分子开关。齐，生物工程与化学、系统生物学助理教授。

Qi之前已经开发了Cas工具，可以执行多种任务，比如打开或关闭所需的基因。在与研究生汉娜肯普顿(Hannah Kempton)的最新工作中，他扩展了这一概念，并开发了一个CRISPR-Cas工具，该工具仅在生物信号有不同组合时执行这些不同的任务。

这很重要，因为像癌症这样复杂的疾病很难通过单基因分解来识别。通常，它们是由涉及多个基因的一系列故障引起的——例如，一个基因在应该关闭时可能会打开，从而干扰其他基因的正常运行。肯普顿修饰了一种特定的Cas蛋白Cas12，这样它就可以检测多个错误信号，并拨动正确的开关，以帮助消除任何导致细胞失败的缺陷链。

齐说，他的实验室已经为其Cas12技术申请了临时专利。“同时检测多个信号，意味着识别疾病状态更准确，进行治疗更安全。我们看到，这种电路控制将在未来的治疗中发挥更大的作用。”

研究人员认为，这项技术的应用范围不仅限于治疗癌症等疾病。例如，身体可能需要产生健康的新细胞来替代无法修复的细胞，而不是消除患病细胞。我们的心脏、骨骼、肝脏等器官都是由干细胞产生的特殊细胞类型组成的。通过对工程Cas12工具进行编程，以触发这些干细胞中正确的遗传回路，临床科学家可以快速将它们转化为有用的细胞，以应对损伤并修复受损的器官。