【創新前沿】Science Bulletin在線發表我校基於CRISPR技術與核酸...

生物反應器的細胞優化、工藝和工程放大，甚至臨床疾病診斷等多個場景都離不開嗅覺高效靈敏的生物傳感與檢測等通用平臺技術。聚焦「綠色智能製造」這一目標，我校生物反應器工程國家重點實驗室張立新教授團隊及其合作者利用CRISPR-Cas12a技術建立了針對小分子化合物的簡單快速、靈敏、高通量和低成本檢測平臺，簡稱CaT-Smelor貓嗅技術（Nat Commu, 2019, 10: 3672）。為進一步擴展其通用性，該研究耦合CRISPR-Cas12a與核酸適配體，開發了升級版第二代檢測平臺CaT-Smelor 2.0，大幅擴展了底物檢測類型，同時還可實現蛋白質等多種檢測物的傳感與高效檢測。相關研究論文「A versatile biosensing platform coupling CRISPR–Cas12a and aptamers for detection of diverse analytes」於9月6日在線發表在Science Bulletin上（https://doi.org/10.1016/j.scib.2020.09.004）。

如圖所示，為了搭建CaT-Smelor 2.0平臺，該研究首先通過設計合適的適配體開關將雙鏈DNA固定在磁珠上並優化了信噪比，成功實現了信號傳感模塊（適配體）與檢測模塊（CRISPR-Cas12a）的耦合。隨後，以癌症標誌物甲胎蛋白（AFP）為例，利用CaT-Smelor 2.0實現了對AFP的快速、高靈敏檢測；通過替換適配體，CaT-Smelor 2.0可「即插即用」，實現對小分子化合物如古柯鹼的高效檢測，適用於興奮劑、毒品檢測等場景。同時，該研究還考察了CaT-Smelor 2.0對複雜樣品的檢測效果，結果表明，在人血清中對AFP和古柯鹼的最低檢測限分別可達0.07fM和0.34μM。CaT-Smelor 2.0不僅繼承了一代檢測平臺的現有優勢，同時還大幅提升了通用性和可擴展性；結合適配體技術，理論上可實現任意分析物的傳感與檢測，應用潛力巨大。

我校博士研究生趙祥祥、中國農業科學院植保所李珊珊、我校助理研究員劉光及上海交通大學附屬第六人民醫院南院王忠為共同第一作者；華東理工大學客座教授、中科院微生物所研究員王為善、生物反應器工程國家重點實驗室副教授譚高翼及張立新教授為共同通訊作者。該工作受到了國家自然科學基金委、生物反應器工程國家重點實驗室開放課題及山東省自然科學基金的支持。