基于CRISPR/Cas13a与熵驱动放大的高灵敏miRNA电化学发光检测新策略

本研究针对传统miRNA检测方法灵敏度低、特异性不足的难题，开发了一种整合熵驱动放大(EDA)、CRISPR/Cas13a系统与DNA四面体(DT)的创新型电化学发光(ECL)传感器。通过Cas13a的RNA靶向切割能力与EDA的热力学驱动信号放大机制协同作用，实现了miR-17的飞摩尔级检测，为癌症等疾病的早期诊断提供了高灵敏、高特异的技术平台。

　　

在生命科学领域，微小RNA（miRNA）作为基因表达的精细调控者，其异常表达与癌症、心血管疾病等重大疾病密切相关。然而这些仅18-24个核苷酸的小分子，在生物样本中含量极低且易降解，传统检测技术如qRT-PCR常面临灵敏度不足、操作复杂等瓶颈。如何突破飞摩尔级检测极限，同时避免复杂样本中干扰物质的影响，成为分子诊断领域亟待解决的"卡脖子"难题。

来自广西的研究团队在《Bioelectrochemistry》发表的研究中，巧妙融合了CRISPR基因编辑系统的精准识别能力与熵驱动放大的热力学优势，构建了一种革命性的检测平台。该研究以乳腺癌相关miR-17为模型靶标，通过DNA四面体纳米结构提供稳定的分子支架，Cas13a的"附带切割"效应触发级联信号放大，最终借助电化学发光技术实现超灵敏检测。实验证实该技术检测限达0.33 fM，较传统方法提升3个数量级，且能在血清等复杂基质中保持优异性能。

关键技术包括：1）基于Leptotrichia buccalis源的LbuCas13a系统实现RNA靶向识别；2）DNA四面体自组装构建三维传感界面；3）熵驱动放大(EDA)非酶信号放大策略；4）电化学发光(ECL)信号转换系统。研究采用合成miRNA和临床血清样本进行验证。

【研究结果】
Principle of the quantification assay
系统工作时，目标miR-17激活Cas13a/crRNA复合物，触发其切割发夹结构HP的附带活性。释放的DNA片段启动EDA循环，通过热力学驱动的分子重组过程，每个miRNA分子可产生数百个信号触发链。这些链在DNA四面体修饰的金电极表面引发鲁米诺-H₂O₂体系的ECL响应，实现信号几何级数放大。

Conclusions
该平台突破性地将CRISPR的精准性与EDA的高效性相结合：DNA四面体使分子识别效率提升4.7倍；Cas13a赋予单碱基分辨能力，可区分let-7家族相似序列；EDA机制使检测限达0.33 fM，线性范围跨越5个数量级。在20%血清环境中仍保持92%的信号强度，为临床转化奠定基础。

这项研究的意义在于：首先，开创了基因编辑工具与熵驱动放大联用的先例，为超微量核酸检测提供新范式；其次，DNA四面体的空间限域效应显著提升信噪比，解决了传统传感器表面分子随机分布的缺陷；最重要的是，该技术无需RNA提取或逆转录步骤，可实现"样本进-结果出"的快速检测，为POCT诊断设备开发铺平道路。正如通讯作者Xianjiu Liao强调的，这种模块化设计可通过更换crRNA序列适配不同miRNA靶标，在癌症早筛、传染病监测等领域具有广阔应用前景。