CRISPR/Cas 시스템 기술을 활용한 고위험성 식중독 세균 신속 검출을 위한 바이오센서 개발

Abstract

CRISPR/Cas 시스템 발견과 Cas 효소의 특성 연구를 통해 유전자 편집 기술 및 분자 진단 기술개발에 많은 기여를 하였다. 특히, Cas12a, Cas13a는 핵산에 대한 높은 선택 성과 특이성을 가지고 있어 바이오센서 분야에서 많이 활 용되고 있다. Cas12a와 Cas13a는 비특이적 절단 활성을 가 지고 있다는 점에서 새로운 핵산 검출 기술인 SHERLOCK, DETECTR이 개발되었고, 2019년 코로나 팬데믹을 겪으 면서 CRISPR/Cas 시스템이 분자 진단 기술에 사용될 수 있다는 가능성이 확인되었다. 코로나 바이러스 뿐만 아니 라 다른 병원성 미생물들을 검출하기 위한 연구들이 지속 적으로 증가하고 있을 뿐만 아니라, 현장에서 쉽고 빠르게 검출할 수 있도록 새로운 핵산 증폭 기술을 CRISPR/Cas 시스템에 응용하는 연구들이 진행되고 있다. 향후에는 값 싸고 짧은 시간 내에 병원균을 검출할 수 있는 바이오센서 가 개발될 것으로 사료된다. 이러한 바이오센서가 상용화 되기 위해서는 다양한 종류의 병원균을 검출할 수 있도록 병원균에 대한 연구가 추가적으로 필요하고 상대적으로 긴 시간이 소요되는 핵산 증폭 기술 과정을 대체할 수 있는 방법을 개발하여 검출 시간을 단축시킬 수 있도록 하는 등 의 체계적인 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다.

Rapid and accurate detection of pathogenic bacteria is crucial for various applications, including public health and food safety. However, existing bacteria detection techniques have several drawbacks as they are inconvenient and require time-consuming procedures and complex machinery. Recently, the precision and versatility of CRISPR/Cas system has been leveraged to design biosensors that offer a more efficient and accurate approach to bacterial detection compared to the existing techniques. Significant research has been focused on developing biosensors based on the CRISPR/Cas system which has shown promise in efficiently detecting pathogenic bacteria or virus. In this review, we present a biosensor based on the CRISPR/Cas system that has been specifically developed to overcome these limitations and detect different pathogenic bacteria effectively including Vibrio parahaemolyticus, Salmonella, E. coli O157:H7, and Listeria monocytogenes. This biosensor takes advantage of the CRISPR/Cas system's precision and versatility for more efficiently accurately detecting bacteria compared to the previous techniques. The biosensor has potential to enhance public health and ensure food safety as the biosensor’s design can revolutionize method of detecting pathogenic bacteria. It provides a rapid and reliable method for identifying harmful bacteria and it can aid in early intervention and preventive measures, mitigating the risk of bacterial outbreaks and their associated consequences. Further research and development in this area will lead to development of even more advanced biosensors capable of detecting an even broader range of bacterial pathogens, thereby significantly benefiting various industries and helping in safeguard human health.