一种单管、无原间隔序列相邻基序且经过人工智能优化的CRISPR/Cas12a平台，用于超灵敏检测人乳头瘤病毒16型双链DNA

《International Journal of Biological Macromolecules》：One-tube, protospacer adjacent motif-free and AI-enhanced CRISPR/Cas12a platform for ultra-sensitive detection of human papillomavirus 16 double-stranded DNA

　　

邹晓志|顾涛|李旭恒|夏旭辉|杨梅|霍丹群|侯长军

摘要

宫颈癌主要由HPV16感染引起，仍然是全球主要的健康问题。虽然PCR是检测HPV DNA的金标准，但其局限性包括分析时间较长且依赖专用设备。为了解决这些问题，我们开发了一种非对称半嵌套RPA技术，结合了Lambda辅助的Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 12a（CRISPR/Cas12a，简称ASN-RPA-LCRISPR）系统，实现了无需依赖Protospacer adjacent motif（PAM）的超高灵敏度HPV16双链DNA检测。该方法采用三引物非对称扩增策略，并结合Lambda核酸酶和CRISPR/Cas12a系统来增强信号放大效果。这种方法显著提高了单链DNA的产量，同时克服了PAM序列对检测的影响，能够在35分钟内实现11.8 aM的检测限。本研究设计的单管系统有效防止了气溶胶污染，而基于DenseNet121的图像分类器在环境光条件下可实现97%的荧光检测准确率，无需依赖专用设备。该平台具备快速、超高灵敏度和便携性的HPV16检测能力，有助于推进宫颈癌筛查和无PAM序列依赖的核酸诊断技术的发展。