(波士顿) - CRISPR-Cas系统已成为研究人员在不断增长的生物体中研究基因的首选工具，并被用于开发新的基因疗法，可以纠正单个核苷酸的缺陷基因组广大的位置。它还在用于检测患者病原体和致病突变的持续诊断方法中得到利用。

现在，哈佛大学Wyss生物启发工程研究所和麻省理工学院(MIT)的研究团队在Science上的报告演示了将CRISPR用作新型刺激响应“智能”材料的控制元素。通过特定的天然或用户定义的DNA刺激激活，CRISPR-Cas酶使各种智能材料能够释放结合的货物，如荧光染料和活性酶，改变其结构以部署包封的纳米颗粒和活细胞，或调节电路从而将生物转化为电信号。

“我们的研究表明，CRISPR的功能可以在实验室之外用于控制DNA响应材料的行为。我们开发了一系列具有不同能力的材料，突出了可编程CRISPR响应智能材料所应用的广泛应用“Wyss Institute创始核心学院成员James Collins博士说，他是该研究的负责人，也是该研究所Living Cellular Devices平台的领导者。“这些应用包括新的治疗诊断策略，即时诊断以及对流行病爆发和环境危害的区域监测。”柯林斯还是麻省理工学院医学工程与科学的Termeer教授和生物工程教授。

CRISPR-Cas系统因其能够利用短的互补指导RNA(gRNA)在基因组中找到几乎任何靶序列，并且能够以手术精确度切割和修复DNA双链而获得了声誉。在本研究中，研究小组利用了来自Lachnospiraceae细菌的Cas12a Cas酶变体，该细菌具有相同的识别和切割特定DNA序列的能力，但是，通过该事件激活，重要的是，进行非特异性切割单链其附近的DNA的速率约为每秒1250次。

“我们将单链靶DNA序列整合到聚合物材料中，作为悬垂货物的锚点，或作为维持材料基本完整性的结构元素，并且可以通过提供Cas12a和特定gRNA作为刺激来控制不同的物质行为“联合第一作者马克斯英语说，他是麻省理工学院的科林斯研究生。

用于小型货物交付的CRISPR响应材料在他们的概念的一个变体中，研究人员通过双链DNA锚定序列将不同的有效载荷附着到所谓的聚(乙二醇)水凝胶材料上。“在互补的gRNA存在下，锚定序列被附近的Cas12a酶靶向，然后被降解，”共同第一作者，Collins团队的博士后研究员Helena de Puig博士说。“因此，我们可以释放有效物质，如荧光分子和酶，其速率取决于gRNA /靶DNA对的相对亲和力，以及硬编码到凝胶中的特性，例如它们的孔径，以及密度。靶向锚定序列与凝胶材料交联。“作者认为可以使用这种方法，例如，