基于RTF-EXPAR与AND逻辑门控CRISPR-Cas12a系统的SARS-CoV-2双靶标高灵敏检测新策略

【编辑推荐】本研究创新性地将RTF-EXPAR（无逆转录指数扩增）与AND逻辑门控CRISPR-Cas12a系统结合，通过双靶标（Orf1ab/N基因）协同激活机制实现SARS-CoV-2的超灵敏检测（4.3 aM，约3拷贝/μL），50分钟内完成从样本到结果的全程检测，并开发出可目视判读的侧流层析试纸条（LFA），为现场快速诊断提供了高特异性解决方案。

　　

Highlight

短单链DNA调控的AND逻辑电路

本研究通过构建短单链DNA（ssDNA）共激活模型，解析了CRISPR/Cas12a的活性调控机制。如图1A所示，两条10 nt的ssDNA激活链（3’P10和5’P10）可模拟全长激活剂结构：当二者共存时，会与crRNA的间隔区杂交形成稳定三元复合物，从而激活Cas12a的反式切割活性。通过系统评估该体系的逻辑门特性，证实其严格遵循"双输入-单输出"的AND逻辑关系，为后续双靶标协同检测奠定基础。

结论

本研究成功开发了基于AND逻辑门控的CRISPR-Cas12a病毒检测平台。通过整合RTF-EXPAR核酸扩增技术，利用两条短ssDNA激活链的协同效应，实现了对SARS-CoV-2的超灵敏（4.3 aM）和精准检测。该平台将传统"单一检测"升级为"逻辑验证"模式，显著提升了RNA病毒识别的可靠性，为复杂生物标志物的智能检测提供了新范式。

作者贡献声明

Zhaoyang Tong：研究设计、数据分析与论文审阅；Bing Liu：数据可视化与分析；Ze Fan：实验执行、初稿撰写与概念构建（其余作者贡献详见原文）。

利益冲突声明

作者声明无任何可能影响研究结果的财务或个人利益冲突。

致谢

本研究获中国博士后科学基金（GZC20233568, 2024M754297）资助。

学者简介

Ze Fan博士专注于生物传感器研究，2023年于湖南大学获博士学位后加入Zhaoyang Tong教授团队开展博士后工作。