近日，南昌大学食品学院、中德联合研究院熊勇华、黄小林研究员团队在CrisprAIE核酸检测领域取得新进展，在Nature Communications发表最新研究成果。
CRISPR/Cas技术近年来在基因组编辑、疾病治疗和生物技术等领域取得了显著突破。最初，CRISPR/Cas系统被发现于细菌和古细菌中，作为它们的抗病毒防御机制发挥作用。Cas蛋白能够精确识别并切割与CRISPR序列互补的外源DNA或RNA分子，这一机制为其在诊断领域的广泛应用奠定了基础。结合各类核酸扩增技术，CRISPR/Cas系统大幅提升了核酸检测的灵敏度和特异性。在向导RNA（crRNA）的引导下，Cas蛋白可以特异性地靶向核酸序列，并通过其反式切割能力对非靶向单链核酸进行裂解。基于这种反应特性，研究者们开发了多种基于CRISPR/Cas的诊断方法，如SHERLOCK、DETECTR和HOLMES。这些技术利用目标核酸序列激活Cas12或Cas13核酸酶的反式切割活性，进而裂解荧光分子和淬灭基团标记的单链报告探针中的ssDNA或ssRNA，以实现荧光信号的恢复和检测。尽管这些方法在核酸检测领域显示出了广阔的应用潜力，但它们依赖于线性单链核酸荧光探针的反式切割，在信号转导效率、灵敏度和复杂样本基质中的稳定性方面仍面临挑战。如何提高检测系统的信号放大能力、增强灵敏度、并在复杂基质中保持高稳定性，仍是 CRISPR/Cas诊断技术亟待解决的问题。
鉴于此，熊勇华、黄小林研究员团队发表题为“CRISPR/Cas-mediated "one to more" lighting-up nucleic acid detection using aggregation-induced emission luminogens”的研究成果。该研究首次在国际上报道了CrisprAIE核酸检测新方法。
CrisprAIE将聚集诱导发光分子（AIEgens）嵌入双链DNA，并在DNA末端标记单链核酸片段与荧光淬灭基团，构建了“一对多”（one to more）的聚集诱导发光探针（Q-dsDNA/AIEgens-Q）。通过结合CRISPR/Cas反应，Cas蛋白的反式切割作用使单链核酸片段被切割，触发荧光信号转导。CrisprAIE在诺如病毒和SARS-CoV-2病毒的临床核酸检测中展现出卓越的检测性能。进一步，CrisprAIE 的诊断能力通过与球形核酸探针（SNA/AIEgens）和便携式智能手机平台的集成得到增强。作为一种通用的信号转导策略，CrisprAIE 的成功不仅为核酸检测提供了更高效的方案，其进一步优化有望提升现有CRISPR/Cas诊断技术的检测效率，开辟更多临床和现场诊断应用的可能性。
南昌大学食品科学与资源挖掘国家重点实验室为该论文的第一完成单位，南昌大学熊勇华、黄小林研究员与香港中文大学（深圳）唐本忠院士为论文共同通讯作者，南昌大学食品学院博士研究生郭宇乾为论文第一作者。此外，南昌大学转化医学研究院辛洪波教授团队对该研究的完成提供了重要支持和帮助。该研究受到国家自然科学基金委和江西省科技厅的资助。
原文链接
https://www.nature.com/articles/s41467-024-52931-0
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来源：学习强国
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来源 | 食品学院
编辑 | 阿蓉、王薪媛
责编 | 许航、欧阳仟
审核 | 廖元新、宋志豪、邱晓怡
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