近期，上海交通大学医学院附属仁济医院、上海市肿瘤研究所刘培峰教授团队联合上海交通大学医学院附属仁济医院分子医学研究院左小磊教授和天津大学化工学院仰大勇教授团队在CRISPR/Cas12a系统靶标检测方面取得新进展，设计发展了一种框架热点报告器，通过增加局域密度增强CRISPR/Cas12a系统反式切割活性，实现了病毒核酸和肿瘤蛋白标志物的超灵敏快速检测。该成果发表于国际权威期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)。上海市肿瘤研究所李凤琴副研究员、博士研究生李君茹和仁济医院急诊科杨伟强医生为该文章共同第一作者。该工作得到国家自然科学基金委项目、上海市卫健委新兴交叉领域研究项目、上海市扬帆项目等资助。

CRISPR/Cas12a诊断体系一般由Cas12a蛋白、crRNA和报告链（修饰荧光-猝灭基团）三部分元件组成，具有DNA特异性识别、顺式和反式DNA切割活性，被广泛应用于分子诊断研究。然而，当前基于CRISPR/Cas12a系统的检测方法为实现期望的检测灵敏度，无可避免地需要提前对靶标核酸进行扩增，该过程容易产生假阳性/假阴性结果，并且对于非核酸靶标而言难以进行预先扩增。

针对这一难题，研究团队提出了增强报告链局域密度的新策略，研制了框架热点报告器，可以精准地提升Cas12a蛋白反式切割效率和速率（图1）。研究发现，随着报告链局域密度的增加，Cas12a反式切割效率增加、切割速率加快。利用这一发现，进一步构建了模块化的传感平台，在无扩增的条件下实现了对病毒核酸（新冠病毒、乙肝病毒和人乳头瘤病毒）的高灵敏（飞摩尔级）快速（15 min）检测，也可以对非核酸靶标肿瘤蛋白标志物进行灵敏检测。该研究为CRISPR/Cas12a系统应用于分子诊断提供了一种具有潜力的解决方案，也具有拓展至其它CRISPR/Cas系统的潜力。