近日，化学化工学院杨荣华教授团队在光控CRISPR系统一管式核酸检测方面取得重要进展，在国际化学顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed.发表了题为“Universal crRNA Acylation Strategy for Robust Photo-Initiated One-Pot CRISPR–Cas12a Nucleic Acid Diagnostics”的研究论文。
CRISPR系统的时空调控对于精确的基因编辑和灵敏的分子诊断具有重要意义。尽管CRISPR系统的活性调控已经取得了一些进展，但是现有CRISPR光调控策略中的光控体系往往受制于靶标核酸的序列。当更换靶标核酸时，需要对整个光控体系进行重新设计和优化，通用性比较差。
图1. crRNA的酰化和光诱导脱笼过程
该团队提出通用且便捷的crRNA酰化策略，即通过将光敏基团有效地连接到crRNA的2'-羟基上来调控CRISPR-Cas12a系统的活性。实验表明，无论靶标核酸序列如何，光敏基团的引入都能有效抑制crRNA的功能，并在短时间的紫外光照射下快速恢复CRISPR-Cas12a系统的活性。基于这一策略，该团队通过整合重组酶聚合酶等温扩增和光激活的CRISPR-Cas12a反应，构建了一种通用且稳健的一管式核酸检测平台（PhOto-Initiated CRISPR-Cas12a System for Robust One-pot Testing, POIROT），其检测灵敏度与两步法（先等温扩增，后CRISPR系统检测）相当，且明显优于传统的一步法检测（灵敏度提高100倍）。此外，该团队利用POIROT平台测试了150例人乳头瘤病毒（HPV）临床样本，与金标准qPCR方法相比，展现出非常高的灵敏度和特异性，表明该方法在临床诊断方面具有很好的应用前景。
图2.HPV临床样本检测（POIROT和金标准qPCR方法）
总的来讲，该策略有助于开发新型的，通用且灵活设计的光控CRISPR技术，并用于一管式核酸分析，同时，也很容易拓展到其他CRISPR-Cas系统（如Cas13和Cas14），并在基因编辑、疾病治疗、细胞成像等领域得到广泛应用。
文章第一作者为湖南师范大学博士研究生刘朋飞、硕士研究生林雅婷和卓晓华，通讯作者为熊二虎教授和杨荣华教授，我校为论文唯一通讯单位。本研究得到了国家自然科学基金项目、湖南省科技创新计划项目和湖南省研究生创新项目的支持。
论文信息：
Universal crRNA Acylation Strategy for Robust Photo-Initiated One-Pot CRISPR–Cas12a Nucleic Acid Diagnostics
Pengfei Liu, Yating Lin, Xiaohua Zhuo, Jiayu Zeng, Bolin Chen, Zhen Zou, Guhuan Liu, Erhu Xiong,* and Ronghua Yang*
Angewandte Chemie International Edition
DOI:10.1002/anie.202401486