《Microchemical Journal》：A Critical Evaluation of Aptamers, CRISPR-Cas, and Molecularly Imprinted Polymers as Recognition Tools for Antimicrobial Biosensors
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•构象适配体折叠、CRISPR 伴随切割以及 MIP 超分子空腔共同决定了不同的抗菌生物传感特性。•协同的适配体-CRISPR 和适配体-MIP 架构克服了单一元件的局限性，实现了对非核酸靶标的指数级放大。•临床转化目前受限于寡核苷酸降解、可编程核酸酶脱靶活性以及聚合物模板渗
• 构象适配体折叠、CRISPR 伴随切割以及 MIP 超分子空腔共同决定了不同的抗菌生物传感特性。
• 协同的适配体-CRISPR 和适配体-MIP 架构克服了单一元件的局限性，实现了对非核酸靶标的指数级放大。
• 临床转化目前受限于寡核苷酸降解、可编程核酸酶脱靶活性以及聚合物模板渗漏等瓶颈问题。
• 需要战略性地设计混合识别界面，以将概念验证阶段的抗菌检测方案推进为稳健的临床诊断工具。
引言 抗菌药物耐药性的全球上升已成为最令人担忧的公共卫生和经济问题之一 [1]。传统微生物学方法虽然可靠，但需要漫长的培养周期且缺乏多重检测能力 [2]。生物传感技术作为一种可行的替代方案，凭借快速周转时间、微型化格式以及与自动化筛选流程的兼容性，提供了适宜的选择 [3]、[4]。每种生物传感器的分析性能主要由其生物识别元件决定，即负责选择性结合靶标并实现后续信号转导的分子界面 [5]。沿此思路，已有三种新兴识别平台被引入抗菌药物发现领域 [6]、[7]、[8]：适配体、CRISPR-Cas 效应系统和 MIP。
适配体是一段短的 DNA 或 RNA，凭借其特定的三维结构，能够像抗体一样结合靶标分子，如蛋白质或毒素，解离常数通常在纳摩尔至皮摩尔范围内。适配体的起源可追溯至体外选择方法。在这些方法中，从随机文库中筛选出能够与预定靶标结合的核苷酸序列，其亲和力可与抗体相比，通常处于纳摩尔水平 [6]。其结构灵活性使其无需二次标记即可直接整合到电化学、光学和压电转导方案中 [9]、[10]。
CRISPR-Cas 系统是一种天然免疫机制。在细菌中，该系统利用短片段病毒 DNA 识别并切割下一次入侵的 DNA，如今已成为各种生物体中精确基因编辑的工具。此外，一些 CRISPR-Cas 效应蛋白被发现具有伴随 DNA 切割活性（伴随核酸酶活性），使这些系统转变为能够通过单次识别事件中多个报告分子的靶标依赖性切割来产生放大信号的诊断平台 [11]，其中单次靶标识别事件触发周围报告分子的非特异性切割，从而产生适用于痕量水平遗传标志物检测的信号放大 [12]。
MIP 是一种合成聚合物，它利用靶标分子作为模板，创建在尺寸、形状和官能团空间排列上与模板互补的空腔，因此能够像人工抗体一样，从数百种其他分子中识别并结合该分子 [13]。
尽管已有众多进展，但这些技术的比较评估往往零散进行。现有研究通常只关注单一性能指标，而忽视了操作局限性、基质（环境）干扰效应和长期稳定性。此外，对于采用多种识别元件的杂交结构，需要对其进行批判性评估，以确定所观察到的性能提升是否足以证明其增加的制造复杂度是合理的。本综述梳理了三种抗菌平台的现有发现，评估了其分析权衡，探讨了协同整合策略，并识别了广泛实施抗菌药物发现之前必须克服的障碍。本研究同时兼顾机制、功能、制造和法规等方面，以提供全面评估，指导未来研究。
各章节摘要 适配体：结构动力学与选择方法 适配体的功能基于序列依赖的三维折叠，形成与特定靶抗原表位互补的结合口袋。选择过程，即 SELEX（系统性指数富集配体选择），通过孵育、分离和扩增的迭代循环，从随机文库中筛选出高亲和力序列 [14]。RNA 适配体由于含有额外的羟基并形成更广泛的
协同与杂交整合 本综述所探讨的杂交架构并非简单的识别元件组合，而是一种整合工作流，其中引入额外组分以解决特定的分析局限性。因此，每种杂交系统的价值根据所增加的功能、所解决的分析问题、所报告的量化收益以及引入的额外制造或操作负担来评估。这一区分很重要，因为性能提升
抗菌药物发现与高通量筛选 在抗菌药物发现中，分析目标是识别能与特定分子靶标相互作用、改变微生物表型或影响生物学相关通路的化合物。这一目标不同于病原体检测和抗菌耐药性诊断，后者的主要目的是确认微生物或耐药决定因子的存在。因此，高通量筛选（HTS）代表了一个独特的应用场景，其中基于生物传感器的读数
讨论 本综述所回顾的比较证据表明，适配体、CRISPR-Cas 系统和分子印迹聚合物（MIP）不应被视为具有普遍性能等级的竞争性技术。它们的分析角色由靶标类别、识别机制、信号产生、样品基质和操作要求等方面的差异所决定。适配体为包括蛋白质、小分子和全细胞在内的广泛靶标提供序列定义的分子识别
结论 此处回顾的证据支持任务导向型而非基于等级的识别策略选择。适配体、CRISPR-Cas 系统和 MIP 在识别机制上存在根本差异，因此对应不同的分析需求。它们所报道的灵敏度、选择性和操作性能不能脱离靶标类别、样品基质、放大策略、信号转换和检测配置来独立解读。
杂交架构是
未来方向 推进生物传感器在抗菌化合物检测和微生物耐药性方面的应用，需要在三个领域进行协同发展：技术、标准化和法规合规。通过理性化学修饰和使用替代性核酸类似物来提高寡脱氧核苷酸识别元件的稳定性是一项优先任务。利用具有减少不相容性、扩大检测范围等特征的 CRISPR 系统版本
AI 声明 作者仅使用 OpenL（https://openl.io/）将手稿从波斯语翻译为英文。未使用任何 AI 工具生成本手稿中的图表、图形摘要或任何其他视觉内容。
CRediT 作者贡献声明 Firoozeh Alavian： 撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、监督、调查、概念构思。Atiyeh Aliabadi： 撰写——审阅与编辑、撰写——初稿。
未引用参考文献 [156]、[157]、[158]、[159]
利益冲突声明 作者声明不存在任何可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢 我们衷心感谢 OpenL（
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Firoozeh Alavian 是 Farhangian 大学的一名专职研究人员，专注于分子诊断和先进生物传感技术领域。她发表在国际知名科学期刊上的学术工作广泛涉及 CRISPR-Cas 系统、适配体和分子印迹聚合物（MIP）在临床中的应用。目前，她的研究致力于批判性评估并整合这些新型识别元件，以设计稳健的抗菌
Firoozeh Alavian|Atiyeh Aliabadi
