CRISPR/Cas12a功能化硅纳米线场效应晶体管传感器：病原体核酸超灵敏检测新策略

（编辑推荐）本研究创新性地将CRISPR/Cas12a系统与硅纳米线场效应晶体管（SiNWs FET）结合，通过Cas12a/crRNA复合物对长链双链DNA（dsDNA）的特异性切割，解决了传统FET传感器在病原体核酸检测中存在的识别效率低、信号干扰强等问题。该技术可在10分钟内实现炭疽杆菌基因组DNA的aM级定量检测，与数字PCR结果相关性达0.912，为病原体核酸直接检测提供了高灵敏度、高准确性的新方案。

　　

亮点

• CRISPR/Cas12a功能化传感器实现长链DNA的精准"剪裁"与检测

• 顺式切割活性有效规避核酸折叠带来的信号干扰

• 双靶标（pagA/Ba813）设计提升炭疽杆菌检测可靠性

材料、试剂与设备

3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）、戊二醛等化学试剂购自Sigma Aldrich；无水乙醇来自麦克林生化有限公司；AsCas12a蛋白由拓弘生物提供；炭疽杆菌DNA标准品源自新语生物科技有限公司；SphI和AccI限制性内切酶分别购自赛默飞和宝生物。

CRISPR/Cas12a RNP生物探针与靶序列设计

研究选取炭疽杆菌pXO1质粒上的pagA序列和染色体Ba813序列作为检测靶点（图2a-i）。AsCas12a因其crRNA结构简单成为理想选择——crRNA包含结合AsCas12a的保守支架序列和靶向DNA的可变间隔序列。有效设计需在靶序列上游存在5'-TTTV-3'的原间隔相邻基序（PAM），其中间隔序列与靶DNA的20-24个核苷酸完全互补。

结论

本研究成功构建的CRISPR/Cas12a-SiNWs FET联用策略，通过CRISPR系统对长链核酸的快速扫描与靶序列顺式切割功能，显著提升了炭疽杆菌基因组DNA检测的灵敏度（aM级）与准确性（与数字PCR相关性0.912）。双生物探针设计有效规避质粒丢失风险，为病原体核酸直接检测提供了普适性新范式。