Chem. Eur. J. :双适体转录扩增助力CRISPR-Cas13d实现蛋白靶标检测

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南京大学张晶晶课题组报道了一种基于CRISPR-Cas13d基因编辑系统和核酸适体联用的策略,实现蛋白质靶标的精准检测。通过对特异性核酸适体的功能化改造,高效、精准识别蛋白质靶标,如心肌肌钙蛋白I(cTnI),同时结合T7转录信号放大策略,构建了基于CRISPR-Cas13d的体外诊断系统DATAS-Cas13d。

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图1. DATAS-Cas13d蛋白检测系统的构建和作用原理示意图

成簇的规律间隔的短回文重复序列及相关蛋白(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats and CRISPR-associated proteins,CRISPR-Cas)是古细菌进化出的一种由RNA引导的适应性免疫系统,可实现特定核酸的识别和切割。由于其构成和设计简单,近年来被广泛应用于核酸诊断、基因编辑、基因治疗、原位成像等领域。CRISPR-Cas13d是VI型CRISPR-Cas13家族中一员, 由于其结构紧凑且具有较高的基因沉默效率和较低的脱靶率,得到了科学界的广泛关注和深入研究。然而,基于Cas13d的体外诊断技术仍处于起步阶段,其临床诊断的应用局限于检测核酸相关的生物标志物。


为了解决上述问题,张晶晶课题组提出了基于双核酸适体的CRISPR-Cas13d转录扩增策略DATAS-Cas13d。核酸适体是通过指数富集的配基系统进化技术(SELEX)筛选分离得到的核酸分子,可以特异性识别蛋白质、金属离子、小分子、多肽等靶标分子,因其具有较好的亲和力而被誉为“化学抗体”。在这项工作中,作者以急性心肌梗死的标志物cTnI作为模式蛋白,通过序列功能优化设计了一对核酸适体,兼具cTnI特异性识别和启动T7转录放大功能。类似于夹心酶联免疫吸附测定(ELISA),双适体结合于cTnI的不同位点,实现高特异性结合。而包含T7启动子双链的适体可以实现T7转录,释放可激活CRISPR-Cas13d反式切割活性的RNA,进而实现靶标分子的信号转化和最终荧光信号的输出。由于体外筛选技术可以获得对许多临床相关蛋白标志物具有选择性的核酸适体,因此DATAS-Cas13d技术可通过简单替换不同适体即可实现多种蛋白靶标的检测,从而为CRISPR-Cas13d应用于体外诊断提供了新的解决思路。

文信息

Harnessing the CRISPR-Cas13d System for Protein Detection via Dual-aptamer-based Transcription Amplification

Zhi-Yuan Feng, Ran Liu, Xiang Li, Prof. Jingjing Zhang

该文收录于《欧洲化学》“南京大学120周年校庆”特辑。


Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202202693


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