[注] 海南医科大学の部門や附属病院の研究チームによる総説
リキッドバイオプシーは、低い侵襲性な検体である血液をリアルタイムで分子生物学的知見の豊富な情報源へと変換することで、がん診断のあり方を大きく変えつつある。その最も有望な標的の一つは、腫瘍の進行、転移、そして治療反応に関する貴重な手がかりとなる循環腫瘍細胞（circulating tumor cells: CTC）と細胞外小胞（extracellular vesicles : EV）である。CTCとEVの分析はこれまで、免疫親和性に基づく濃縮に続いて、定量的ポリメラーゼ連鎖反応（qPCR）や酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）などの分子アッセイによって行われてきた。しかし、これらのアプローチには、低感度、高コスト、そして複雑な手順といった制約があり、臨床応用は、期待されていたほどには広がっていない。
近年、CRISPR/Cas技術の進歩が、バイオマーカー分析への多面的なアプローチを提供し始めている。Cas9は主に機能的遺伝子検査によって標的を同定・検証するために使用されるが、Cas12aとCas13aは直接的な診断ツールとして機能し、DNA、RNA、タンパク質マーカーの超高感度シグナル増幅を可能にしている。これらの異なるCasエフェクターを、アプタマーベースの認識、ナノマテリアルを用いた濃縮、そしてハイブリダイゼーション連鎖反応（HCR）、ローリングサークル増幅（RCA）などのハイブリッド増幅技術と統合することで、研究者はCTCおよびEVを解析するための高感度でプログラム可能なプラットフォーム（CRISPR Dx）を開発している。
CRISPR-Cas技術には確かに、オフターゲット効果、プロトスペーサー隣接モチーフ（PAM）配列の制限、臨床的変動といった課題が依然として残っているが、この分野も急速に進化している。
さらに、CRISPR Dxと人工知能、デバイスの小型化、マルチプレックスセンシングとの融合が、臨床応用を加速させている。これらのイノベーションは、迅速で柔軟性が高く、わずか一滴の血液で実現可能な、精密腫瘍学の新時代への道を切り開いている。
[構成]
1. はじめに
2. CRISPR/Cas診断ツールキット：主要なエフェクターとメカニズム
2.1. Cas9：機能解析と標的除去のためのゲノムエディター
2.2. Cas12a：リキッドバイオプシーにおける微量標的検出のためのシグナル増幅因子
2.3. Cas13a：RNA検出およびリキッドバイオプシー応用のための多用途ツール
3. Molecular Whisperers：リキッドバイオプシーにおける情報源としてのCTCとEV
3.1. Tumor travelers：転移ハイウェイを走るCTC
3.2. Molecular mail：腫瘍シグナルを運ぶEV
4. Molecular mail：CTC探索におけるCRISPR/Casシステム
4.1. CTC解析におけるCas9の機能的応用
4.2. 超高感度検出のためのCas12aを用いたシグナル増幅アーキテクチャ
4.3. Cas13aを用いたCTCのRNAベースの単一細胞解析
5. 目Profiling the invisible：CRISPRベースのEV標的化ツール
5.1. Cas9ベースのゲノムスケール摂動によるEV生合成解析
5.2. マルチプレックスEV検出のためのモジュラーCas12aプラットフォーム
5.3. 高解像度EVRNA検出のためのCas13aシステム
6. EVとCTCにおけるCas9、Cas12a、Cas13aの比較解析
7. 技術的課題と今後の方向性
7.1. 診断アプリケーションにおけるCRISPRシステムの限界
7.2. EVベース検出における臨床応用の課題
7.3. 希少バイオマーカーのためのマルチプレックス検出戦略
7.4. 新たなシグナル増幅アプローチ
7.5. 今後の方向性
8. 結論
[出典] "A review of CRISPR-Cas as a 'molecular catcher' for tracking circulating tumor cells and extracellular vesicles" Gong C, Wang Z, Gao X, He S. Anal Chim Acta. 2025-09-19. https://doi.org/10.1016/j.aca.2025.344675 [所属] Hainan Medical University
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