Cell子刊 | 吉林大學王鑫杰/李占軍/賴良學團隊：光控“開關”讓CRISPR診斷靈敏度提升百倍

CRISPR基因編輯技術不僅改寫了生命密碼，近年來更在分子診斷領域大放異彩。基于Cas12a蛋白的檢測方法，憑借其獨特的“反式切割”活性，可在識別目標DNA后非特異性地切割熒光報告分子，從而實現快速、精準的核酸檢測。然而，當把等溫擴增與CRISPR檢測整合到同一根試管中（即“一鍋法”）時，Cas12a會提前切割擴增模板，導致靈敏度大打折扣。傳統一鍋法要么靈敏度不足，要么操作繁瑣，難以滿足基層即時檢測的需求。

2026年4月10日，中國農業科學院深圳農業基因組研究所王鑫杰研究員、吉林大學動物科學學院李占軍教授以及廣州生物醫藥與健康研究院賴良學研究員帶領的團隊，在《Trends in Biotechnology》上發表題為“A universal light-controlled highly sensitive one-pot CRISPR/Cas12a diagnostic based on structure-engineered crRNA”的研究論文。他們巧妙地在CRISPR RNA（crRNA）的莖環結構上安裝了一個光控“開關”，開發出名為ULTRAt的通用型光控高靈敏一鍋法檢測平臺，成功解決了這一瓶頸。

研究團隊的核心思路是實現擴增與切割的“時間分離”。他們在crRNA的保守支架結構上選擇了特定位點，引入光敏保護基團NPOM修飾的脫氧胸苷（NPOM-dT）。這種經過改造的crRNA在初始狀態下無法與Cas12a蛋白有效結合形成核糖核蛋白復合物，因此Cas12a處于“休眠”狀態，不會干擾試管中正在進行的目標DNA等溫擴增。經過10分鐘的擴增富集后，研究人員僅用365 nm紫外光照射30秒（強度僅需10 mW/cm2，遠低于此前報道的123 mW/cm2），光敏基團迅速脫落，crRNA恢復天然構象，Cas12a被“喚醒”，隨即對積累的大量擴增產物進行識別并啟動反式切割，釋放出強烈的熒光信號或可用試紙條讀取的條帶。

實驗結果顯示，ULTRAt平臺對猴痘病毒F3L基因的檢測限低至每反應2個拷貝，全程僅需15分鐘，靈敏度比傳統一鍋法提高了100倍。在復雜生物基質（如小鼠血清、人唾液）和假病毒樣本中，該平臺同樣保持了2拷貝的檢測能力。此外，ULTRAt展現出卓越的特異性：它不僅能夠準確區分FLT3基因上的D835Y單核苷酸多態性（SNP），在1%的突變豐度下仍可清晰判讀，還成功實現了對HPV16和HPV18兩種高危型人乳頭瘤病毒的分型檢測。在對41例腫瘤樣本和50例HPV臨床樣本的驗證中，ULTRAt的檢測結果與Sanger測序和qPCR金標準完全一致，準確率達到100%。

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