有什麼是CRISPR做不到的嗎？科學家們已經利用基因編輯工具製造了大量的轉基因生物，以及追蹤動物發育、檢測疾病和控制害蟲。現在，他們又發現了它的另一個應用：使用CRISPR來創造可按指令改變形狀的智慧材料。
研究人員在8月22日發表於《科學》雜誌上的報告中指出，這種可變形材料可以用於輸送藥物，併為幾乎任何生物訊號建立哨兵1。這項研究由位於劍橋市的麻省理工學院的生物工程師詹姆斯·柯林斯領導。
柯林斯的團隊使用以DNA鏈連線在一起的注水聚合物，稱為DNA水凝膠。為了改變這些材料的特性，柯林斯和他的團隊轉向了一種使用名為Cas12a的DNA剪下酶的CRISPR形式。（基因編輯器CRISPR-Cas9使用Cas9酶在所需的位置剪下DNA序列。）Cas12a酶可以被程式設計來識別特定的DNA序列。該酶切割其目標DNA鏈，然後切斷附近的單鏈DNA。
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這種特性使得研究人員能夠構建一系列CRISPR控制的水凝膠，這些水凝膠包含目標DNA序列和單鏈DNA，後者在Cas12a識別出刺激中的目標序列後會分解。單鏈DNA的分解會觸發水凝膠改變形狀，或者在某些情況下完全溶解，從而釋放有效載荷（參見“CRISPR控制的凝膠”）。
該團隊建立了被程式設計為響應刺激而釋放酶、藥物甚至人類細胞的水凝膠，例如，作為治療的一部分。柯林斯希望這些凝膠可以用於製造智慧療法，例如在腫瘤存在的情況下釋放抗癌藥物，或在感染周圍釋放抗生素。
智慧目標
研究人員還將CRISPR控制的水凝膠整合到電子電路中。在一種方法中，他們將水凝膠放置在連線到電子電路的小型晶片狀裝置（稱為微流體腔室）內部。該電路在檢測到包括埃博拉病毒和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）在內的病原體的遺傳物質時會關閉。該團隊甚至使用水凝膠開發了一種原型診斷工具，該工具在識別出實驗室樣本中埃博拉的遺傳物質時會發送無線訊號。當團隊成員揹著一個無線探測器時，他們只需走過陽性樣本就能識別出來。
紐約伊薩卡市康奈爾大學的生物工程師丹·羅說，CRISPR水凝膠是對其他響應性水凝膠的改進，因為科學家可以很容易地確定是什麼觸發了材料的變化。過去建立智慧水凝膠的努力使用了要麼不切割特定DNA序列，要麼只切割少量特定序列的酶，限制了它們的適應性。
柯林斯說：“我們現在正處於CRISPR時代。它已經接管了生物學和生物技術。我們已經證明它可以進入材料和生物材料領域。”
本文經許可轉載，並於2019年8月22日首次發表。