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综述:多重CRISPR/Cas与Argonaute检测技术:策略、挑战与展望
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月18日 来源:TrAC Trends in Analytical Chemistry 11.8
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(编辑推荐)本综述系统阐述了CRISPR/Cas(成簇规律间隔短回文重复序列及其关联蛋白)与Argonaute(Ago)作为可编程核酸酶在多重检测中的前沿应用,通过空间分离、颜色标记、序列偏好等策略突破检测壁垒,兼具超高灵敏度与单碱基特异性,为疾病诊断、食品安全等领域提供革新性分子工具。
Abstract
随着生物分析领域对多重核酸同步检测需求的增长,CRISPR/Cas系统与Argonaute凭借其可编程特性及精准切割能力,成为新一代分子检测工具的核心。本文全面梳理了两类核酸酶的进化分类(如Cas9、nCas9、dCas9及Pf
Ago、Tt
Ago等),并剖析当前多重检测面临的信号读限、交叉干扰等瓶颈,为开发高特异性、高灵敏度检测技术提供理论框架。
Introduction
核酸测试(NAT)在疾病诊断与环境监测中至关重要,但传统PCR依赖复杂热循环设备,而等温扩增技术(如RPA、LAMP)易受非特异性扩增干扰。CRISPR/Cas系统通过trans
-切割活性(如Cas12切割ssDNA、Cas13切割RNA)实现信号放大,结合微流控芯片或液滴技术实现空间分离,显著提升多重检测效率。Argonaute家族(如Cb
Ago)的序列特异性识别进一步拓展了检测靶标范围。
CRISPR/Cas and Argonaute toolbox
CRISPR/Cas系统由crRNA引导的Cas效应蛋白(如Cas9通过HNH与RuvC结构域切割DNA)构成,而Argonaute利用短向导RNA(sgRNA)靶向切割核酸。两类工具均能通过工程化改造(如dCas9失去切割活性但保留结合能力)适配多重检测需求。
Barriers of current multiplexed strategies
多重检测的核心挑战在于信号通道有限(如荧光标记易重叠)、试剂消耗量大,以及靶标间交叉反应。微流控芯片通过物理分隔反应单元可部分解决此问题,但样本前处理与灵敏度平衡仍需优化。
Spatial/local separation
微流控技术将不同CRISPR/Cas检测体系集成于独立微腔室,实现并行检测。例如,纳米孔阵列可同步分析多种病原体核酸,而液滴微流控能单次生成数千个反应单元,大幅提升通量。
Conclusions
尽管CRISPR/Cas与Argonaute多重检测技术展现出巨大潜力,但样本前处理标准化、特异性优化及设备微型化仍是未来突破方向。该领域的进展将推动便携式诊断设备的开发,为精准医疗提供新范式。
(注:全文严格基于原文内容缩编,未新增观点或数据)
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