基于双识别触发CRISPR/Cas12a反式切割及多酶催化的智能手机比色法检测肿瘤外泌体

针对肿瘤外泌体检测中仪器昂贵、单生物标志物特异性差的问题，研究人员开发了一种基于双识别（EpCAM/CD63适配体）触发CRISPR/Cas12a反式切割及Zr/Fe-CeO2@Ir@CaO2@HA（ZFCIrCH）多酶催化的比色传感器，检测限低至31颗粒/毫升，结合智能手机实现了肺癌患者血清外泌体的精准区分，为无创诊断提供了高灵敏、低成本的新策略。

　　

论文解读
外泌体作为30-150纳米的细胞外囊泡，携带母细胞特有的蛋白质（如CD63、EpCAM）和核酸，已成为肿瘤无创诊断的热门标志物。然而，现有检测技术如Western blot和流式细胞术依赖昂贵设备，且单标志物识别易受游离蛋白干扰。如何实现高灵敏、高特异性的便携式检测成为临床转化难点。安徽大学的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表的研究中，巧妙融合CRISPR基因编辑技术与多酶催化纳米材料，构建了一种智能手机兼容的比色传感器，将肺癌外泌体检测灵敏度推升至29颗粒/毫升。

研究采用四项关键技术：1）合成具有过氧化物酶（POD）、氧化酶（OXD）和超氧化物歧化酶（SOD）三酶活性的ZFCIrCH纳米复合材料；2）设计同时识别EpCAM和CD63的触发DNA（TDNA）三元杂交体系；3）利用CRISPR/Cas12a的trans-cleavage（反式切割）效应放大信号；4）智能手机图像分析实现现场定量。

研究结果
Synthesis of Zr/Fe-CeO₂ (ZFC)
通过水热法合成ZFC，透射电镜显示其具有0.31纳米晶格间距的CeO₂(111)晶面，Zr/Fe掺杂显著提升了氧空位浓度，为后续多酶活性奠定基础。

Preparation of ZFCIrCH
Ir纳米颗粒（IrNPs）和CaO₂的逐层修饰使复合材料具备H₂O₂/O₂自供给能力，Hybrid链霉亲和素（HA）包覆增强了生物相容性。该材料催化TMB显色效率较传统HRP提高3.8倍。

Dual-recognition triggered CRISPR cleavage
当外泌体同时结合EpCAM/CD63适配体时，释放的TDNA激活Cas12a非特异性切割ssDNA，使ZFCIrCH从磁珠复合物中解离，催化产生显著颜色变化。

Smartphone-based quantification
通过RGB通道分析，智能手机平台检测限达29颗粒/毫升，临床样本测试成功区分肺癌患者与健康人（AUC=0.93）。

结论与意义
该研究通过双识别策略将外泌体表面蛋白信息转化为CRISPR/Cas12a的核酸切割信号，结合ZFCIrCH的多酶级联催化，突破了传统比色法灵敏度瓶颈。自供氧系统和智能手机分析的创新设计，使其在基层医疗场景中展现出巨大应用潜力，为肿瘤早诊提供了兼具学术前瞻性和临床实用性的技术范例。