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在传染病频发背景下，传统 qPCR 检测存在耗时久、成本高问题，现有 POCT 方法也有局限。研究人员开展基于 CRISPR 系统的核酸检测研究，发现肝素钠可调控 Cas12a活性，开发出 SURVEY 法，能快速、灵敏检测多种病原体，为 POCT 提供新方案。
近年来，病毒引发的大规模传染病频繁爆发，如寨卡病毒、埃博拉病毒、SARS-CoV-2 和猴痘病毒等。其中，SARS-CoV-2 在两年内导致约 1600 万人死亡，全球平均预期寿命降低 1.6 年。在这样严峻的形势下，快速有效的监测系统对于遏制疫情传播至关重要。然而，传统的基于定量聚合酶链反应（qPCR）的检测方法存在诸多弊端。其检测流程繁琐，从采样、运输到检测，整个过程需要 4 - 24 小时，耗时较长；而且实验室建设和运行成本高昂。与此同时，以抗原检测和等温扩增技术为代表的即时检测（POCT）方法，虽然能在 10 - 30 分钟内得出结果，但它们的灵敏度有限，假阴性率较高，这极大地限制了其广泛应用。
为了解决这些难题，中国科学技术大学的研究人员开展了一项关于核酸检测的研究。他们发现通过调节肝素钠的浓度，可以精准调控 Cas12a的切割活性。基于这一发现，研究人员开发出一种名为 SURVEY（heparin Sodium Used for Rapid Viral dEtection and analYsis）的通用一锅式荧光检测方法。该方法能够在 15 - 20 分钟内完成检测，大大缩短了检测时间。在检测猴痘假病毒、甲型流感病毒和 SARS-CoV-2 时，SURVEY 展现出了超过 95% 的灵敏度和特异性，并且对经典和次优的原间隔相邻基序（PAM）序列均适用，还能兼容多种 Cas12a亚型，如 LbCas12a、AsCas12a和 AapCas12b。这一研究成果发表在《Nature Communications》上，为传染病的快速诊断提供了新的有力工具，在临床诊断和环境监测等领域具有重要的应用潜力。
研究人员在开展研究时，主要运用了以下几种关键技术方法：
- 核酸提取与制备：从多种样本中提取核酸，制备用于检测的 DNA 或 RNA 标准品，如合成含有猴痘病毒、SARS-CoV-2 和甲型流感病毒相关基因的质粒，并对其进行定量和稀释。
- 蛋白质表达与纯化：表达并纯化 LbCas12a蛋白，同时使用商业化的 AsCas12a和 AapCas12b蛋白。
- 检测方法：运用重组酶聚合酶扩增（RPA）与 Cas12a相结合的一锅式检测技术，通过荧光检测来判断结果；采用 qPCR 和逆转录 qPCR（RT-qPCR）作为对照检测方法。
- 活性检测与分析：对 Cas12a的顺式和反式切割活性进行表征，利用电泳迁移率变动分析（EMSA）和分子动力学（MD）模拟探究肝素钠对 Cas12a切割活性的抑制机制。
研究结果如下：
- 肝素钠对 LbCas12a切割活性的调节：通过质粒和 DNA 片段切割实验发现，肝素钠能显著抑制 LbCas12a的顺式和反式切割活性。随着肝素钠浓度增加，抑制作用增强。进一步研究表明，肝素钠主要通过干扰 Cas12a与 crRNA 的结合过程来发挥抑制作用，MD 模拟也验证了这一机制。
- 一锅式检测设计：基于肝素钠对 Cas12a顺式切割活性的调节作用，研究人员设计了 RPA-Cas12a一锅式检测策略。实验表明，添加适量肝素钠可显著提高检测灵敏度，其检测限（LoD）与 qPCR 相当。该方法对经典和次优 PAM 序列均有效，并且适用于多种 Cas12 亚型，展现出良好的通用性。
- 检测性能评估：以猴痘假病毒、甲型流感病毒和 SARS-CoV-2 为检测对象，SURVEY 方法在唾液和废水样本检测中表现出高灵敏度和特异性。在检测猴痘假病毒时，针对 f3l基因的检测灵敏度达到 100%，针对 b6r基因的检测灵敏度为 95.7%，特异性均为 100%；在检测甲型流感病毒时，灵敏度为 95.5%，特异性为 100%；在检测 SARS-CoV-2 时，灵敏度为 96%，特异性为 100%。
研究结论和讨论部分指出，本研究利用肝素钠对 Cas12a切割活性的抑制作用，开发出一种通用的一锅式检测策略。该策略具有高灵敏度、高特异性和快速检测的优势，能有效检测多种病原体，为传染病的快速诊断提供了新的解决方案。然而，目前该技术在定量检测方面还存在不足，尤其是对于环境样本，难以提供精确的病原体丰度数据。此外，降低检测成本，使其与抗原检测相当，也是未来 CRISPR-Dx 技术发展需要解决的关键问题。总体而言，这项研究为 CRISPR-Dx 技术在临床和环境检测中的应用提供了重要的理论和实践基础，具有重要的科学意义和应用价值。
