基于熵驱动放大与CRISPR/Cas12a信号增强的高灵敏度NF-κB p50电化学发光生物传感器

本文开发了一种基于熵驱动放大（entropy-driven amplification）和CRISPR/Cas12a信号增强的电化学发光（ECL）生物传感器，用于超灵敏检测转录因子NF-κB p50。该传感器通过三元复合物形成和Exo III酶切调控，实现了0.56 pM的检测限，在癌症、自身免疫疾病等临床诊断中具有重要应用价值。

　　

Highlight

本研究创新性地将熵驱动放大与CRISPR/Cas12a系统相结合，构建了迄今最灵敏的NF-κB p50检测平台。当NF-κB p50存在时，其与双链DNA(dsDNA)探针形成的三元复合物可抵抗Exo III消化，从而阻断信号通路；而目标物缺失时，Exo III切割触发的熵驱动级联反应将激活CRISPR/Cas12a，实现信号指数级放大。

Chemicals and materials

实验所用寡核苷酸序列（详见表S1）由南京金斯瑞生物科技有限公司提供。Exo III、NEBuffer? 1（含10 mM Bis-Tris-Propane-HCl、10 mM MgCl₂和1 mM DTT）及PBS缓冲液（pH 7.4）购自上海生工生物工程有限公司，NF-κB p50蛋白由恒飞生物技术有限公司提供。

The principle of ECL biosensor

如Scheme 1所示，当NF-κB p50结合dsDNA探针（含5’-GGAAAGTCCC-3’识别序列）时，形成的"分子盔甲"可抵抗Exo III切割。反之，探针被Exo III消化产生的ssDNA会像多米诺骨牌一样触发熵驱动放大，进而唤醒CRISPR/Cas12a的"分子剪刀"功能，实现ECL信号爆发式增长。

Conclusions

这项研究就像给细胞装上了"蛋白质雷达"：通过巧妙设计DNA探针与CRISPR系统的联动机制，不仅能捕捉到皮摩尔级的NF-κB p50，还能在HeLa细胞裂解液等复杂样本中精准"锁定"目标，为炎症和癌症的早期诊断提供了革命性工具。