基于CasΦ动态传感的放大器-附带切割增强技术及其在病原诊断中的应用

《Biosensors and Bioelectronics》：Dynamic Biosensing Enables Amplifier-Collateral-Cleavage Enhancement for Pathogen Diagnostic

本文报道了CRISPR-CasΦ系统在动态DNA纳米技术中的创新应用。研究发现CasΦ对茎环DNA 3'末端"TTN"序列具有独特的附带切割阻断特性（LPB），据此开发了放大器-附带切割增强（ACE）方法，实现了指数级信号放大。临床验证显示ACE技术对尿液样本中大肠杆菌检测灵敏度达98.8%，为病原诊断提供了新的技术路径。

　　

^亮点

^{ACE反应原理}

ACE通过为CasΦ定制设计的茎环DNA信号放大器实现酶促附带切割增强（CCE）。该反应体系仅包含CasΦ（图S1）、gRNA、放大器、靶标和FQ报告分子（图1a）。由gRNA1和CasΦ组装而成的RNP1可识别并靶向双链DNA，而由gRNA2和CasΦ组装而成的RNP2则靶向切割放大器的产物。在切割前，放大器保持热力学稳定性。当靶标存在时，RNP1被激活并对放大器进行切割，释放出新的DNA片段。这些片段进一步激活RNP2，形成级联放大效应，最终实现对FQ报告分子的高效切割，产生指数级增强的荧光信号。

^结论

本工作证明了DNA动态平衡传感在构建生物传感系统后端DNA信号放大器中的应用。通过利用CasΦ独特的附带切割和LPB特性，我们成功开发了用于临床病原诊断的ACE反应，展现了DNA动态平衡传感的应用潜力。ACE反应在细菌检测中表现出超高灵敏度，能够识别低至个位数拷贝的大肠杆菌，为快速分子诊断提供了新的技术平台。