绕过CRISPR-SNP-Chip遗传瓶颈

自1983年发明以来,基因组学实验室在全球范围内被利用聚合酶链反应(PCR)扩增的DNA。自那时以来,很少有从根本上新技术发明了这个地区。以基因组学领域的“民主化”,Cardea CRISPR-SNP-Chip生物了,直接一个系统,使许多生物分子的检测,使用最低限度样本进行处理。

我们采访了Cardea生物的首席执行官,迈克尔Heltzen,齐亚娜亚兰博士首席科学官,找到更多关于SNP-Chip的发展以及它如何被用于最近的一项研究发现镰状细胞病和肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)。

莫莉·坎贝尔(MC):为我们的读者可能不熟悉,你能解释一下SNP-Chip是如何工作的以及如何开发的技术吗?

迈克尔Heltzen (MH):CRISPR-SNP-Chip -简称SNP-Chip CRISPR-powered系统是运行在Cardean晶体管和基础设施。Cardean晶体管石墨烯场效应晶体管(gFET),使用分子生物学比特作为晶体管栅极形成动态分子信号和计算机电路之间的直接联系。纳米材料石墨烯被选为高生物相容性,这是一个近乎完美的指挥,让系统时间分辨率(检测速度)生命科学中从未见过的。当一个目标分子存在于样本,它结合捕获机制(分子门)固定在表面,改变晶体管的电基线资料。然后该电信号数字化的高速读者和送入计算机软件解释近乎实时的信号。Cardean基础设施和芯片可用于实时的直接检测生物分子的许多类,如DNA、RNA和蛋白质的相互作用,包括RNA结合蛋白和其他交互,否则不能被探测到。俘虏的SNP-chip分子CRISPR-Cas复杂表面固定化与导游RNA (gRNA)非常具体的SNP感兴趣的目标。当这个Cas-complex样本中发现其目标基因组,它绑定到它,创建一个电信号在石墨烯表面连接起来的计算机可读。如果目标样品基因组SNP不存在,就不会有完美的绑定事件,可以看出信号的概要文件。

相比与其他基因检测技术如PCR和测序,这需要更多的时间和训练有素装备精良的实验室技术人员来执行复杂的样品准备和测量过程,SNP-Chip只需要最低限度处理样本(例如,从血液、唾液或植物材料)工作。因此,SNP-Chip是第一个遗传检测方法不受DNA扩增引起的问题和瓶颈,也不需要昂贵的光学检测仪器。

主持人:你能谈谈最新研究背后的基本原理,利用SNP-Chip检测镰状细胞和ALS疾病?

MH:镰状细胞病和肌萎缩性侧索硬化症都是人类遗传疾病造成了同样的现象:单核苷酸多态性(snp),在单个碱基对不同地区的人类基因组是个体之间的差异。虽然许多snp没有显著的表型效应,其他人有可能引起疾病。镰状细胞和肌萎缩性侧索硬化症代表两种最普遍,严重和这些SNP-induced疾病的研究。研究SNP-Chip镰状细胞和肌萎缩性侧索硬化症允许我们的研究有一个更大的影响和给我们机会来测试我们的技术的能力区分纯合和杂合的样品没有DNA扩增。两种疾病而且CRISPR早期目标基因编辑的努力更多的制药公司,因此相关的示例用例的技术被用于基因组工程质量保证措施。

主持人:在自然生物医学工程研究中,SNP-Chip能够区分纯合样本包含两份健康SNP与疾病有关的SNP,没有DNA扩增。为什么这是一个重大的发展吗?

MH:有一个DNA碱基对决议不需要的装备和昂贵的DNA实验室几乎是难以置信的遗传学家,因为它可能导致未来DNA和任何其他数据一样正常的洞见。

通过PCR和其他DNA样本准备,基因组样本本身就是一个代理的信号在信号生成,然后记录,例如,测序基因组或PCR测试过程也可以天。SNP-Chip将在未来可以手持和可以提供答案是否存在重要的SNP基因突变在一小时内。这将允许医生和基因治疗开发人员得到他们需要提供答案和可行的见解和发展解决很多疾病和挽救生命,今天我们不能做。

作为snp组成50%的突变导致的基因疾病年代,通过gRNAs SNP-Chip被重新编程的能力来识别不同的疾病标记是一个相对简单的过程,需要简单设计具体gRNAs绑定到snp特定于每个疾病。因此大多数分子生物学家可以做。几乎任何遗传疾病可以通过SNP-Chip因此被探测到,只要gRNA可以寻求的目标。此外,SNP-chip不仅限于人类诊断但还可以用于任何感兴趣的基因的SNP检测范围广泛的应用程序,如多用于农业和环境监测。不再需要放大意味着检测时可以迅速完成,需要用最少的设备和处理,解决他们最需要的地方。

主持人:SNP-Chip”开辟了一个新的诊断和研究应用”的各种可能性。你能详述这些可能性,在医学遗传学和超越?

齐亚娜亚兰(KA):检测snp芯片的能力不仅得到人类健康的核心基因,它还为我们提供了宝贵的和可操作的了解农业、工业生物过程甚至进化,比如抵抗抗生素相关的变异或突变病毒。通过消除需要放大和大型光学仪器,SNP-Chip将为这些目的可存取的SNP基因分型。我们希望本文将激励全世界的科学家探索SNP-Chip检测遗传变异的能力。

主持人:有什么挑战与发展CRISPR-based设备中使用的医疗背景吗?

MH:CRISPR和gFETs是新技术。只要我们依靠一种方法或技术使某人了解健康,安全是至关重要的。成熟的新技术水平的一致性需要满足人类安全标准需要大量的努力优化和扩展。SNP-Chip是建立在Cardea基础设施,可以满足所需的规模。进一步优化、安全测试和满足所有需求设定的FDA之前需要考虑使用SNP-Chip医疗环境和相关技术。CRISPR-Chip SNP-Chip仅供研究用,www.CRISPRqc.com作为一个早期的例子。

MC:你说“我认为这是最大的科技突破遗传学行业自1983年PCR的发明”。取得如此大的突破可能什么?

MH:首先,很少有从根本上新的DNA检测技术发明由于PCR扩增(这就是大多数技术构建),本身就是一个发人深省的点,我们最好的和最新的技术在80年的大流行。

SNP-Chip的《盗梦空间》可以看作是多个不同的波技术的融合;这是平行半导体领域的进步,数字网络,基因组学和基因编辑让这样一个开创性的发明成为可能。这些技术发明时,没有人想到可以把他们一起在这样一个有效的方式,我们能够绕过使用DNA扩增。通过结合CRISPR与石墨烯半导体,我们启用了直接访问和交互——允许我们对生物学与高灵敏度的测量技术直接利用的3 b年研发,我们称之为进化。

司仪:SNP-Chip如何“民主化”基因?

MH:前检测基因突变和变异很大程度上依赖低效的光学技术只存在于DNA实验室(如聚合酶链反应测试,测序),他们需要冗长的扩增步骤,复杂的生物试剂使用过程通过技术训练有素的专家。SNP-Chip我们的技术,绕过所有的这些瓶颈和允许的数字,直接和准确的检测单核苷酸多态性与最小样本处理和不需要放大的一步。这样做,SNP-Chip开门的更快速、简单和可访问的手段检测遗传变异。随着时间的推移,这意味着每个人都可以做到无处不在。

主持人:接下来CRISPR-SNP-Chip是什么?

MH:SNP-Chip CRISPR-Chip开门,成千上万的用例和可能性和Cardea不可能独自开发他们所有人。通过创新伙伴关系计划,Cardea创造了一个组织的工具来访问这些技术构建小说市场扰乱产品在农业、生命科学研究、国防、环境监测、人类健康和更多。在不远的将来Cardea伙伴将能够开始结合DNA, RNA和蛋白质测量在同一芯片和相同的样本,这样打开门进入系统生物学的理解。

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