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

CRISPR/Cas技術近年來在基因組編輯、疾病治療和生物技術等領域取得了顯著突破。最初，CRISPR/Cas系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)于細菌和古細菌中，作為它們的抗病毒防御機制發(fā)揮作用。Cas蛋白能夠精確識別并切割與CRISPR序列互補的外源DNA或RNA分子，這一機制為其在診斷領域的廣泛應用奠定了基礎。結合各類核酸擴增技術，CRISPR/Cas系統(tǒng)大幅提升了核酸檢測的靈敏度和特異性。在向導RNA（crRNA）的引導下，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行裂解?；谶@種反應特性，研究者們開發(fā)了多種基于CRISPR/Cas的診斷方法，如SHERLOCK、DETECTR和HOLMES。這些技術利用目標核酸序列激活Cas12或Cas13核酸酶的反式切割活性，進而裂解熒光分子和淬滅基團標記的單鏈報告探針中的ssDNA或ssRNA，以實現(xiàn)熒光信號的恢復和檢測。盡管這些方法在核酸檢測領域顯示出了廣闊的應用潛力，但它們依賴于線性單鏈核酸熒光探針的反式切割，在信號轉導效率、靈敏度和復雜樣本基質(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、增強靈敏度、并在復雜基質(zhì)中保持高穩(wěn)定性，仍是CRISPR/Cas診斷技術亟待解決的問題。

鑒于此，熊勇華、黃小林研究員團隊發(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將聚集誘導發(fā)光分子（AIEgens）嵌入雙鏈DNA，并在DNA末端標記單鏈核酸片段與熒光淬滅基團，構建了“一對多”（one to more）的聚集誘導發(fā)光探針（Q-dsDNA/AIEgens-Q）。通過結合CRISPR/Cas反應，Cas蛋白的反式切割作用使單鏈核酸片段被切割，觸發(fā)熒光信號轉導。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）和便攜式智能手機平臺的集成得到增強。作為一種通用的信號轉導策略，CrisprAIE的成功不僅為核酸檢測提供了更高效的方案，其進一步優(yōu)化有望提升現(xiàn)有CRISPR/Cas診斷技術的檢測效率，開辟更多臨床和現(xiàn)場診斷應用的可能性。

南昌大學食品科學與資源挖掘國家重點實驗室為該論文的第一完成單位，南昌大學熊勇華、黃小林研究員與香港中文大學（深圳）唐本忠院士為論文共同通訊作者，南昌大學食品學院博士研究生郭宇乾為論文第一作者。此外，南昌大學轉化醫(yī)學研究院辛洪波教授團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

責任編輯：涂金鳳