综述:CRISPR 在寄生虫学中的应用

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Current Pharmaceutical Biotechnology 2.2

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  本综述聚焦基于成簇规律间隔短回文重复序列(CRISPR)的技术,介绍其借助向导 RNA 和 CRISPR 相关(Cas)蛋白实现基因组定点操作的原理,探讨该技术在寄生虫学领域基因功能研究、感染诊断、毒力降低、传播阻断及治疗药物疫苗研发中的应用,同时分析挑战与前景。

  
成簇规律间隔短回文重复序列(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats,CRISPR)及其相关(CRISPR-associated,Cas)蛋白系统,凭借向导 RNA(guide RNA)介导的基因组位点特异性操作能力,已在农业、生物技术和医学等多领域展现变革性潜力。在寄生虫学研究中,该技术正成为解析寄生虫生物学特性与开发防控策略的核心工具。

CRISPR/Cas 系统在寄生虫基因功能研究中的应用


CRISPR/Cas 技术通过对寄生虫基因组特定基因的敲除、敲入或编辑,为鉴定和验证新型功能基因提供了高效手段。研究者可利用该技术构建基因缺失或突变的寄生虫模型,观察表型变化以解析基因在寄生虫生长、发育、宿主互作等生命过程中的功能。例如,针对疟原虫(Plasmodium)等重要病原体,通过靶向敲除与抗药性或致病力相关的基因,可深入揭示其致病机制并发现潜在药物靶点。

在寄生虫感染诊断中的创新价值


基于 CRISPR 的诊断方法利用其高特异性和敏感性,可实现寄生虫感染的快速检测。例如,结合等温扩增技术与 Cas 蛋白的靶向识别能力,开发出的便携式检测平台能在野外或资源有限地区对疟原虫、锥虫(Trypanosoma)等病原体的核酸进行精准识别,显著提升诊断效率,为早期干预和疫情控制提供关键支持。

降低寄生虫毒力与阻断疾病传播


通过编辑寄生虫中与毒力因子表达相关的基因,CRISPR 技术可构建低毒力或无毒力突变株,用于研究宿主免疫应答或开发减毒活疫苗。此外,针对媒介昆虫(如疟蚊),利用 CRISPR 介导的基因驱动(gene drive)系统,可定向传播特定基因(如抑制病原体感染能力的基因)至种群,从而降低其传播疾病的能力,为阻断疟疾等虫媒传染病的传播链提供了革命性策略。

在治疗药物与疫苗开发中的应用前景


CRISPR 技术通过筛选寄生虫生存必需基因,可识别出新型药物靶点,加速抗寄生虫药物的发现进程。在疫苗研发方面,除上述减毒疫苗外,还可通过编辑抗原呈递相关基因,增强寄生虫抗原的免疫原性,提升疫苗诱导保护性免疫应答的能力。此外,基于 CRISPR 的基因编辑技术还可用于改造宿主细胞(如红细胞),使其抵抗寄生虫感染,为宿主导向疗法提供新思路。

挑战与未来方向


尽管 CRISPR 在寄生虫学中应用前景广阔,但其面临诸多挑战:如在某些寄生虫中递送效率低、可能引发脱靶效应、基因驱动系统的生态安全性争议等。未来研究需进一步优化递送载体(如病毒载体、纳米颗粒)以提高编辑效率,开发高保真 Cas 变体减少脱靶风险,并通过数学建模与生态评估确保基因驱动技术的安全性。随着技术的迭代与多学科交叉融合,CRISPR 有望推动寄生虫病防控从 “被动治疗” 向 “主动干预” 转型,为全球寄生虫病防治带来新曙光。

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