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本網(wǎng)訊（食品學(xué)院）10月3日，南昌大學(xué)食品學(xué)院、中德聯(lián)合研究院熊勇華、黃小林研究員團(tuán)隊在CrisprAIE核酸檢測領(lǐng)域取得新進(jìn)展，在Nature Communications發(fā)表最新研究成果。

CRISPR/Cas技術(shù)近年來在基因組編輯、疾病治療和生物技術(shù)等領(lǐng)域取得了顯著突破。最初，CRISPR/Cas系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)于細(xì)菌和古細(xì)菌中，作為它們的抗病毒防御機(jī)制發(fā)揮作用。Cas蛋白能夠精確識別并切割與CRISPR序列互補(bǔ)的外源DNA或RNA分子，這一機(jī)制為其在診斷領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。結(jié)合各類核酸擴(kuò)增技術(shù)，CRISPR/Cas系統(tǒng)大幅提升了核酸檢測的靈敏度和特異性。在向?qū)?em style="box-sizing: border-box; -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0);">RNA（crRNA）的引導(dǎo)下，Cas蛋白可以特異性地靶向核酸序列，并通過其反式切割能力對非靶向單鏈核酸進(jìn)行裂解?；谶@種反應(yīng)特性，研究者們開發(fā)了多種基于CRISPR/Cas的診斷方法，如SHERLOCK、DETECTR和HOLMES。這些技術(shù)利用目標(biāo)核酸序列激活Cas12或Cas13核酸酶的反式切割活性，進(jìn)而裂解熒光分子和淬滅基團(tuán)標(biāo)記的單鏈報告探針中的ssDNA或ssRNA，以實現(xiàn)熒光信號的恢復(fù)和檢測。盡管這些方法在核酸檢測領(lǐng)域顯示出了廣闊的應(yīng)用潛力，但它們依賴于線性單鏈核酸熒光探針的反式切割，在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)效率、靈敏度和復(fù)雜樣本基質(zhì)中的穩(wěn)定性方面仍面臨挑戰(zhàn)。如何提高檢測系統(tǒng)的信號放大能力、增強(qiáng)靈敏度、并在復(fù)雜基質(zhì)中保持高穩(wěn)定性，仍是CRISPR/Cas診斷技術(shù)亟待解決的問題。

鑒于此，熊勇華、黃小林研究員團(tuán)隊發(fā)表題為“CRISPR/Cas-mediated "one to more"lighting-up nucleic acid detection usingaggregation-induced emission luminogens”的研究成果。該研究首次在國際上報道了CrisprAIE核酸檢測新方法。CrisprAIE將聚集誘導(dǎo)發(fā)光分子（AIEgens）嵌入雙鏈DNA，并在DNA末端標(biāo)記單鏈核酸片段與熒光淬滅基團(tuán)，構(gòu)建了“一對多”（one to more）的聚集誘導(dǎo)發(fā)光探針（Q-dsDNA/AIEgens-Q）。通過結(jié)合CRISPR/Cas反應(yīng)，Cas蛋白的反式切割作用使單鏈核酸片段被切割，觸發(fā)熒光信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。CrisprAIE在諾如病毒和SARS-CoV-2病毒的臨床核酸檢測中展現(xiàn)出卓越的檢測性能。進(jìn)一步，CrisprAIE的診斷能力通過與球形核酸探針（SNA/AIEgens）和便攜式智能手機(jī)平臺的集成得到增強(qiáng)。作為一種通用的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)策略，CrisprAIE的成功不僅為核酸檢測提供了更高效的方案，其進(jìn)一步優(yōu)化有望提升現(xiàn)有CRISPR/Cas診斷技術(shù)的檢測效率，開辟更多臨床和現(xiàn)場診斷應(yīng)用的可能性。

南昌大學(xué)食品科學(xué)與資源挖掘國家重點實驗室為該論文的第一完成單位，南昌大學(xué)熊勇華、黃小林研究員與香港中文大學(xué)（深圳）唐本忠院士為論文共同通訊作者，南昌大學(xué)食品學(xué)院博士研究生郭宇乾為論文第一作者。此外，南昌大學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院辛洪波教授團(tuán)隊對該研究的完成提供了重要支持和幫助。該研究受到國家自然科學(xué)基金委和江西省科技廳的資助。

全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52931-0

編    輯：歐陽仟

責(zé)任編輯：涂金鳳