自2012年首次证明了CRISPR/Cas9可以在体外进行DNA切割试验以来, CRISPR技术逐渐在基因编辑研究中获得了迅速的发展, 除了应用于基因编辑领域之外, 它在基因表达调控、基因成像、基因分析等方面也展现出了巨大的应用潜力。尤其在基因分析领域, CRISPR技术由于其精确的基因识别、室温的反应条件、易设计性和操作性等特色, 使得一系列新型的基因检测技术得以发展, 并取得了超越常规技术的一些检测参数。本文以Cas9蛋白为对象, 综述了近些年来在该领域取得的研究进展。主要论述Cas9蛋白的功能、改造、引导RNA(sgRNA)的设计及其在基因分析方法上的应用。

目前临床病原菌检测主要依赖细菌培养的方法，该方法周期长、准确性低，且容易产生交叉污染和人体感染等问题。提出微流控芯片核酸恒温扩增分子诊断技术，开发离心进样空气隔离微流控芯片和共焦面成像光学检测系统，采用旋转扫描信号采集方法和薄层空气浴流动加热比例-积分-微分温控方法对呼吸道病原菌进行实验和分析。研制恒温扩增微流控芯片核酸分析系统，将系统检测灵敏度提高至10 copies，降低样品试剂消耗量至0.94 μL，在45 min内能够同时进行多种病原菌指标的并行分析鉴定。通过100例临床样品实验测试，得到所提系统与传统聚合酶链反应所得结果的总符合率大于98%，可满足医院、社区医疗、乡镇卫生诊所等低成本精准医疗应用的需要。

为了比较喉癌组织及癌旁组织拉曼光谱的差别，得出其各自的特点和规律，建立了喉癌诊断模型；收集2014年10月-2015年8月在中南大学湘雅医院耳鼻咽喉头颈外科进行手术切除的54例喉癌样本和56例癌旁样本，样本统一处理后进行拉曼光谱检测，收集原始光谱数据进行预处理和统计学分析。结果表明：喉癌组织比癌旁组织的的平均拉曼光谱强度更大，且喉癌组织存在稳定的拉曼峰群；喉癌组与癌旁组的t检验结果显示，在波数为150~1859 cm-1、1864~1872 cm-1、1890~1898.5 cm-1、1900~1924 cm-1、1964~1968 cm-1、1993~1998.5 cm-1和2010.5~3476 cm-1的波段内，两组样本有统计学差异（显著性水平p＜0.05）；利用主成分分析-线性判别分析（PCA-LDA）法选取差异波段进行分析，提取3个显著性差异主成分，将其作为LDA的输入，计算判别函数系数，并建立判别模型，判别模型对样本的预测具有较好的特异度和灵敏度，分别为80.4%和87.0%；利用受试者工作特征（ROC）曲线法对喉癌诊断模型进行评价，曲线下面积为0.877；喉癌组织和癌旁组织的拉曼光谱存在较明显且稳定的差异，利用多元统计分析的方法建立的判别模型具有较好的可靠性；拉曼光谱具有在分子水平上为喉癌提供无损、实时诊断与检测的潜能。

荧光相关光谱(fluorescence correlation spectroscopy, FCS)是一种通过监测荧光涨落从而获得单分子水平的分子扩散行为信息的技术。FCS高灵敏度的优点使得它已发展成为一种可以在活体外与活体内检测分子浓度、扩散系数、结合和解离常数等参数的有力工具。荧光互相关光谱(fluorescence cross-correlation spectroscopy, FCCS)是FCS技术的进一步发展, 其大大扩展了FCS技术的应用范围。本文介绍了FCS及其衍生技术的原理及其在生物化学领域的应用。

为了实现高灵敏度、快速、准确鉴定痕量病原菌核酸样品，介绍了一种痕量核酸样品高灵敏度快速测量方法，并发展了一种微流控芯片核酸等温扩增实时分子诊断技术，研制了新型微纳体系生化反应载体芯片。通过表面惰性处理降低芯片表面对生物分子的吸附影响，构建一种大数值孔径、长工作距离的便携式共焦光学检测系统，有效消除背景荧光的影响，提高了检测灵敏度。在微纳升（7 μL~40 nL）试剂消耗反应体系水平，实现检测灵敏度5个DNA分子拷贝数，并以呼吸道感染疾病的大肠埃希氏菌检测为例，开展临床应用研究，满足低成本临床医疗应用需要。