综述：DNAzyme介导的CRISPR/Cas系统在非核酸靶标检测中的最新进展

这篇综述系统阐述了DNAzyme与CRISPR/Cas系统协同检测非核酸靶标（如重金属离子、小分子、霉菌毒素等）的创新策略。通过DNAzyme实现靶标识别与信号转导，结合CRISPR/Cas12/Cas13的trans-切割活性进行信号放大，显著提升了食品污染物检测的灵敏度与特异性，为食品安全监测提供了新型分子工具。

　　

DNAzyme介导的CRISPR/Cas系统：解锁非核酸靶标检测新维度

引言

非核酸靶标（如毒素、重金属、病原菌）对食品安全构成严峻威胁。传统检测方法面临灵敏度不足、设备依赖性强等挑战。CRISPR-Cas系统凭借其基因编辑能力被改造为高特异性生物传感器，但其在非核酸检测中的应用受限于信号转导机制。DNAzyme的引入完美解决了这一瓶颈——这种具有酶活性的单链DNA既能识别金属离子等靶标，又能触发CRISPR/Cas系统的级联放大反应。

DNAzyme的多样性

DNAzyme根据催化核心可分为10-23型（依赖Mg²⁺）和8-17型（依赖Pb²⁺）等类别。通过体外筛选技术（如SELEX），可获得对Hg²⁺、Cu²⁺等重金属特异性响应的DNAzyme变体。这些分子剪刀能在靶标存在时精确切割底物链，释放激活CRISPR系统的触发器。

CRISPR/DNAzyme协同机制

当DNAzyme识别目标物（如黄曲霉毒素）后，其切割产物可激活Cas12a的trans-切割活性，后者进一步剪切荧光报告分子产生信号。这种双重放大策略使检测限低至amol级别。例如，针对铅污染设计的Pb²⁺-DNAzyme-CRISPR系统，通过级联反应将每个Pb²⁺信号转化为数千个荧光信号分子。

食品污染物检测应用

1. 重金属离子：基于Cu²⁺-DNAzyme的传感器可检测饮用水中的铜污染，灵敏度较传统方法提升100倍。

2. 农药残留：将有机磷水解酶与DNAzyme偶联，实现了对甲基对硫磷的视觉化试纸检测。

3. 病原微生物：金黄色葡萄球菌的ATP代谢物可通过DNAzyme转化为激活Cas13a的RNA触发器，实现菌落计数。

挑战与展望

当前体系存在DNAzyme稳定性不足、CRISPR蛋白冻干工艺不成熟等限制。未来可通过纳米材料载体保护DNAzyme、开发室温稳定的Cas变体来优化。随着微流控技术的整合，这类传感器有望发展为便携式食品安全检测仪。

结语

DNAzyme与CRISPR/Cas的联用突破了分子诊断的靶标限制，其模块化设计理念为构建下一代智能生物传感器提供了蓝图。这项技术不仅将重塑食品安全监测体系，更可能拓展至环境监测和临床诊断领域。