在一项新的钻研中，来自美国加州大学伯克利分校和克莱蒙特学院同盟凯克研讨所的研讨职员将CRISPR与用石墨烯制成的电子晶体管拉拢在一起，创建出一种可在几分钟内检测出特定基因渐变的新型手持设备。这类称为CRISPR-Chip（CRISPR芯片）的设备可用于神速诊断遗传疾病或评估基因编纂技术的准确性。他们使用这类设备来剖断来自杜兴氏肌营养不良（DMD）患者的DNA样品中的基因渐变。相干研究结果于2019年3月25日在线颁布在Nature Biomedical Engineering期刊上，论文标题为“Detection of unamplified target genes via CRISPR–Cas9 immobilized on a graphene field-effect transistor”。

图片来自Keck Graduate Institute (KGI)。

论文通讯作者、克莱蒙特学院联盟凯克钻研所助理传授Kiana Aran说道，“咱们开荒出首个利用CRISPR在基因组中搜寻荫蔽突变的晶体管。仅需将纯化的DNA样品放在这种芯片上，让CRISPR进行这类征采，这类石墨烯晶体管可能在几分钟内呈报征采毕竟。”

大夫与遗传学家如今可对DNA发展测序，以必然导致一系列性状和疾病的基因渐变，而且像23andMe和AncestryDNA这样的公司致使可以向猎奇的消费者供应这类测试。

然则与大多数内容的基因检测---囊括近期斥地的基于CRISPR的诊断武艺---分歧的是， CRISPR-Chip运用纳米电子技术来检测DNA样板中的基因渐变，而无需首先通过一种喻为聚合酶链式反应（PCR）的时间与设备麋集型进程来对感乐趣的DNA片断进行数百万次“扩增”或着说复制。这意味着它大概用于在大夫办公室或原野任务状况中发展基因检测，而无需将样品送到履行室。

绕过瓶颈

CRISPR-Cas9细碎以它在切确位子剪断DNA链的身手而驰誉，就像一把敏锐的剪刀那样，这为人们供给了比比皆是的基因编纂恪守。然则为了让Cas9卵白准确地切割和粘贴基因，人们起首必需在须要切割的DNA中找到确切的位点。

为了让Cas9找到基因组上的特定位子，科学家们必需起首为它设施一段“统率RNA（gRNA）”，个中gRNA是一小段RNA，它的碱基与感兴趣的DNA序列互补。卵白Cas9起首解开双链DNA并进行扫描直至找到与gRNA相完婚的序列，尔后联结下来。

为了利用CRISPR的基因靶向才能，这些研讨职员接纳了一种失活的Cas9蛋白：能够在DNA上找到特定的位点，但不加以切割。他们将它毗连到由石墨烯制成的晶体管上。当CRISPR复合物在它靶向的DNA上找到靶位点时，它羁縻上来并触发石墨烯的电导率发生更改，这接着改动了这种晶体管的电学特性。这些转变可经由进程他们的家当互助者开辟的一种手持设备进行检测。

石墨烯由单个原子碳层造成，具有如此好的电机伶性以至于它能够检测全基因组样品中匹配的DNA序列，而无需发展PCR扩增。

Aran说，“石墨烯的超锐敏度使得咱们能够检测到CRISPR的DNA征采活性。CRISPR带来了决议性，石墨烯晶体管带来了活络度，何况我们能够将它们扩散在一起发展这类无需PCR扩增的检测。”

Aran希望能够很快让这种设备具有多重性，从而同意大夫们即时导入多个gRNA，以便在几分钟内同时检测出很多基因渐变。

快捷诊断

为了证明CRISPR-Chip的活络度，这些研讨职员应用这类设备检测来自杜兴氏肌养分不良患者的血液样本中的两种思空见贯基因渐变。

论文一块儿作者、美国加州大学伯克利分校生物工程教授Irina Conboy说道，CRISPR-Chip大要是一种分外有效的DMD筛查设备，这是因为这种很有问题的肌肉萎缩疾病多是由于抗肌萎缩蛋白（dystrophin）编码基因发生的大批突变惹起的。

Conboy说道，“斯时作为一种常见做法，得了DMD的男孩一样平常不会遭受挑拣，直到咱们呈现问题，随后他们发展基因确认。”

Conboy 说道，“通过使用这种数字设备，你可以在整个抗肌萎缩卵白编码基因中设计gRNA，日后你能够在几小时内仅挑选这个基因的整个序列。你可筛查父母以致新生儿可否具备抗肌萎缩卵白突变，然后，如果发明渐变，那末医治也许在疾病理论发生发火从前趁早劈脸。” Murthy说道，倏地基因检测也可能用来营救大夫为患者订定特性化的医治意图。好比，遗传变异使得一些人对尊贵的血液稀释剂（如Plavix）不会作出反应。