华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室利用CRISPR/Cas12a检测小分子取得新进展

继2018年12月Science Advances以长文报道华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室的张立新教授团队利用细菌别构转录因子allosteric transcription factor，aTF建立全新小分子检测方法以后1，2019年7月Nature Communications又正式接收了该团队最新利用CRISPR/Cas12a建立的新一代小分子检测平台，简称CaT-Smelor -- CRISPR/Cas12a- and aTF-mediated small molecule detector，猫闻灵。该名字一语双关，既能实现复杂临床样品和发酵培养液的快速灵敏检测，也可用于检出疾病标志物和目标代谢产物。相关研究论文“A CRISPR-Cas12a-derived biosensing platform for the highly sensitive detection of diverse small molecules”于2019年8月14日最终正式在线发表(https://www.nature.com/articles/s41467-019-11648-1) 2。

CRISPR/Cas12a于2015年首次被Zhang Feng课题组开发成基因编辑工具。因Cas12a相比Cas9更具优势，自报道后就迅速受到研究者们的关注 ³。2018年4月，Science和Cell Research期刊同时报道了CRISPR/Cas12a的反式切割(trans cleavage)活性，即Cas12a的双链DNA切割活性一经激活之后，就可以极高的活性切割任意序列的单链DNA。利用这一特性，CRISPR/Cas12a随后被开发成高灵敏度核酸检测工具，用于临床诊断病毒DNA大分子^{4, 5}。为了建立一种特异、灵敏、简便的高通量并且低成本的小分子/代谢物检测平台，受上述工作的启发，团队通过研发并建成了CaT-Smelor平台。

安徽大学和我校联合培养的硕士生梁敏东，中国科学院微生物所的李子龙、王为善博士，以及中国科学院深圳先进技术研究院的联合培养博士后刘家坤为本文的共同第一作者。通讯作者是华理国重室主任张立新教授和国重室固定成员谭高翼副研究员。华理国重室为第一单位和唯一通讯单位。该工作受到了国家自然科学基金委和山东省自然科学基金的支持。

参考文献

1, Cao et al, Harnessing a previously unidentified capability of bacterial allosteric transcription factors for sensing diverse small molecules in vitro. Science Advances, 2018, 4(11): aau4602.

2, Liang et al, A CRISPR-Cas12a-derived biosensing platform for the highly sensitive detection of diverse small molecules. Nature Communications, 2019, 10:3672.

3, Zetsche et al. Cpf1 is a single RNA-guided endonuclease of a class 2 CRISPR-Cas system. Cell, 2015, 163: 759.

4, Chen, et al. CRISPR-Cas12a target binding unleashes indiscriminate single-stranded DNase activity. Science, 2018, 360: 436.

5, Li et al, CRISPR-Cas12a has both cis-and trans-cleavage activities on single-stranded DNA. Cell Research. 2018, 28: 491.