基于CRISPR/Cas12a的生物传感平台的机制研究及应用
陈墨岩，祝诚
DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0118
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1 CRISPR/Cas12a 系统概况
2 基于CRISPR/Cas12a变体的生物传感平台的构建
2.1 基于Cas12a变体的生物传感平台
2.2 基于crRNA变体的生物传感平台
2.3 基于DNA变体的生物传感平台
3.1 基于CRISPR/Cas12a的体外生物传感
3.2 基于CRISPR/Cas12a的体内生物传感
4 CRISPR/Cas12a 生物传感平台中的问题与解决策略
5 展望
CRISPR/Cas12a为观察、调控和编辑基因组提供了更为简洁和直接的方法，它不仅可以像许多其他CRISPR/Cas系统一样切割目标DNA，还可以不加选择地切割目标DNA附近的任何非目标ssDNA。这种非靶向ssDNA的反式切割可以在许多应用中显著提高DNA检测的灵敏度。CRISPR/Cas12a在编辑活性、特异性PAM和多路复用功能等领域不断得到改进，CRISPR技术将不仅在生物医学领域，而且在高等医学领域发挥更大的作用，如精密分子传感、生化电路、分子反应网络等。
CRISPR/Cas12a虽然已被广泛研究并用于基于DNA的诊断平台。然而，它仍不能天然耐受RNA底物，未来如何操纵其来切割RNA，使CRISPR/Cas12a耐受RNA底物，进一步扩展CRISPR/Cas12a的检测范围，适用于不同的诊断环境仍会是研究热点。CRISPR/Cas系统不再局限于切割DNA链，而会产生一大类单碱基基因编辑、转录调控和RNA链切割方法。后续研究方向也可对CRISPR-Cas12a体系包括序列、缓冲液离子环境等再进行优化，进一步提升灵敏度，从而摆脱扩增条件的限制。此外，CRISPR/Cas12a介导的核酸检测平台也可能成为一个优秀的通用信号输出和显示模块。将其耦合到适当的信号输入模块可能会显著提高检测系统的性能，更直观简单的反应代谢疾病诊断、抗生素残留和食品防腐剂的小分子检测。还可以定制更易于操作的仪器以适应基于CRISPR-Cas12a的生物传感，例如样品预处理等。将CRISPR-Cas12a与其他平台如生物芯片、纳米技术等集成也可能是一种有效的解决方案。相信随着不断地深入探究，未来会构建出更多活细胞生物传感平台用于揭示细胞时空分布和生化反应网络。总体而言，虽然基于CRISPR/Cas12a技术进行生物传感仍然存在挑战，但该技术仍旧具有广阔的应用前景，相信该技术能够在将来得到更好的应用并惠及人类生活。
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