——2023年8月31日下午，应课题组李峰老师邀请，郑州大学药学院张开翔教授来到四川大学ADNLab，进行了“基于CRISPR生物探针的基因突变成像分析”主题学术报告。
——张教授首先介绍了关于碱基突变的背景。不同的哺乳动物，基因突变频率是不同的，基因突变得频率越高，动物的寿命就越短。体细胞基因突变在生命过程中不断积累，被认为是癌症等疾病的重要驱动因素，高空间分辨成像体细胞基因追踪是分析肿瘤细胞谱系所应用的准确方法。张教授课题组一个主要的关注点就是高空间分辨率的活体细胞基因突变，他们的研究方向是基于基因编辑工具的体内原位基因信息分析方法研究和基于核酸纳米材料的药物递送和基因治疗。
——CRISPR生物探针具有多种不同功能的亚型，便于设计和改造，它能够直接识别目标双链DNA，在识别目标后激活反式切割，是一种很好的识别元件和信号元件。张教授针对CRISPR生物探针构建及固定化细胞原位成像，活细胞和活体内基因突变信息分析，体内基因信息分析的疾病诊断和治疗这三个方面进行了详细的报告。
——张教授向大家介绍了线粒体DNA单碱基差异原位成像分析，在基于邻近双功能位点同时靶向引发的滚环扩增方法中，mtDNA的成像效率可以达到73.6%。通过将sgRNA改造成发卡型，能够提高识别的特异性。利用双工程化的CRISPR探针可以实现共定位成像，检测细胞核的基因突变。为了避免原位酶反应的复杂性，在体外预先合成SABER探针，采用CasSABER方法进行可编程的原位成像细胞核基因，高效扩增检测信号。张教授课题组对单外泌体的荧光原位成像也进行了分析，从中挖掘出肿瘤外泌体的单体异质性特征，结合PER方法提高简便性。他们利用Cas探针实现了对外泌体miRNA的灵敏检测，完成了对活菌基因型的直接可视化，还将CasCLR探针用于特异性成像检测小鼠表皮特定基因型的细菌感染。
——基于CRISPR探针的活体成像分析技术具有许多难点。张教授课题组对此做出了许多尝试来克服困难。他们将CRISPR纳米递送载体设计成层层剥离式结构，实现高效递送；基于肿瘤细胞特异高表达的组织蛋白酶B，实现对肿瘤细胞特异的基因编辑；基于Cas12a识别DNA双链后激活的反式切割活性，实现活体基因单碱基差异分析。张教授为我们介绍了活细胞和小鼠体内的线粒体DNA单碱基差异分析以及将纳米制剂特异靶向体内基因突变的肿瘤细胞。张教授课题组在早期肿瘤分析诊断中也做了一系列优秀的工作，他们设计了DNA纳米弹簧，调控细胞黏附、响应肿瘤微环境发挥免疫治疗作用；局部富集DNA水凝胶，对早期肿瘤细胞进行预警和及时治疗。
——最后，张教授对本次报告进行了总结，对与会师生的提问进行了热情解答，系统性的精彩报告让大家受益匪浅。
报告专家简介：
—— 张开翔，郑州大学药学院教授，国家优青基金获得者。2017年博士毕业于清华大学化学系，期间于美国加州大学尔湾分校联合培养。研究方向主要为基于CRISPR系统的基因突变成像分析和临床疾病标志物检测。相关成果以第一作者或通讯作者在Nat. Commun.，J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Chem. Soc. Rev.，等期刊发表研究论文40余篇，累计发表SCI收录论文100余篇，被引4000余次，作为项目负责人承担国家自然科学基金项目3项。
记者：吕思潼