NEJM首发 | 陆军军医大学西南医院陈鸣等人指出了CRISPR通往尖端材料的途径

CRISPR和CRISPR相关的（Cas）适应性免疫系统包含RNA引导的核酸内切酶，能够进行精确的核酸水解。由于其特异性和可编程性，CRISPR-Cas酶已被用作有效的基因组编辑工具以及临床核酸诊断应用程序，例如SHERLOCK和DETECTR。

具有生物响应性的材料对于生物技术应用非常重要，包括制造用于组织工程的支架，激活微流阀以及检测传感器中的分析物。DNA响应水凝胶非常适合与合成的DNA构建物或天然存在的细胞外DNA结合。当前的DNA响应水凝胶通常依赖于DNA交联剂的链置换或结构变化，这需要高浓度的DNA触发才能致动。使此类DNA水凝胶适应新的触发序列进行激活涉及核酸成分的修饰，这可能与材料施加的结构要求（例如，长度或二级结构）相冲突。这限制了这些系统的可编程性，并突出显示了一种对使基于DNA的材料中的结构和感测约束脱钩的策略的需求。

该研究使用Cas酶以多种尺度和模块化方式控制具有集成DNA成分的水凝胶的特性，从而消除了将目标序列特异性编码到凝胶结构中的需要。该材料平台能够通过替换单个组分（控制序列特异性Cas激活的CRISPR指导RNA（gRNA））来响应用户定义的目标核酸序列，诱导水凝胶变化。该研究设计了不同的基于DNA的材料，以展示各种核酸酶介导的反应，包括小分子，酶，纳米颗粒（NP）和活细胞的释放，以及DNA水凝胶对大体积电和渗透性质的调节。

 该研究报告了四个应用：（i）释放DNA固定化合物的支化聚（乙二醇）水凝胶，（ii）封装纳米颗粒和活细胞的可降解聚丙烯酰胺-DNA水凝胶，（iii）充当可降解DNA水凝胶 （iv）用作流体阀的聚丙烯酰胺-DNA水凝胶，具有用于远程信号传输的电读数。 这些材料允许在组织工程，生物电子学和诊断学领域进行一系列体外应用。

参考消息：

https://science.sciencemag.org/content/365/6455/780.long

https://science.sciencemag.org/content/365/6455/754

https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMcibr1911506?query=featured_home

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