CRISPR/Cas系统在分子诊断领域的应用研究进展 合成生物学    DOI:10.12211/2096-8280.2025-042

图2 基于核酸预扩增的CRISPR/Cas分子诊断技术原理图

正文中引用本图/表的段落

CRISPR/Cas系统虽具备单碱基识别精度，但其检测灵敏度（pM-fM级）难以满足临床痕量靶标（如aM级病毒核酸）的检测需求。为此，研究者们通过耦合核酸扩增与CRISPR反式切割活性，构建了“预扩增-CRISPR”协同策略，使检测灵敏度提升了3-6个数量级：①DETECTR联用重组酶聚合酶等温扩增（recombinase polymerase amplification， RPA）与Cas12a系统［7］，经crRNA引导识别靶DNA后激活ssDNA荧光探针反式切割［图2（a）］，实现人乳头瘤病毒（HPV）高危亚型检测（检测限10 copies/μL）；②HOLMES v2 （one-hour low-cost multipurpose highly efficient system）整合环介导等温扩增（loop-mediated isothermal amplification，LAMP）技术并优化为Cas12b系统［图2（b）］，突破DNA/RNA双靶标检测极限［22］；③SHERLOCK检测方法利用Cas13a的RNA靶向特性，结合RPA及T7 RNA聚合酶构建级联放大体系［图2（c）］，检测灵敏度能够达到aM级［14］；④利用核酸序列扩增（nuclear acid sequence-based amplification，NASBA）技术和CRISPR/Cas系统，通过toehold开关触发序列设计［图2（d）］，将Cas9特异性切割信号转化为比色响应信号，实现寨卡病毒可视化检测［23］；⑤Cas14采用磷硫酰化引物与T7外切酶组合处理［9］，精准锁定ssDNA靶标并激活级联信号传导［图2（e）］。

本文的其它图/表

• 表1  CRISPR效应蛋白的相关特征
• 图1  用于生物传感和生物成像的CRISPR/Cas系统的原理图
• 图3  无核酸预扩增的免扩增CRSIPR技术策略
• 图4  CRISPR/Cas系统用于感染性疾病精准诊断的检测方法原理图
• 图5  CRISPR/Cas系统在癌症生物标志物检测中的应用
• 图6  CRISPR/Cas系统用于检测蛋白的方法
• 图7  利用CRISPR/Cas系统检测抗体/代谢物的方法
• 图8  CRISPR/Cas系统在分子诊断中结合微型化与集成化技术
• 图9  CRISPR/Cas系统在分子诊断中的挑战