【客户文献】一管完成SNP分型!cliCRISPR突破CRISPR检测瓶颈

Cas12a多重检测新框架:cliCRISPR实现低成本精准基因分型

单核苷酸多态性(SNP)是人类最常见的遗传变异形式,与多种疾病相关。传统的SNP分型方法(如PCR和测序)依赖专业仪器和操作人员,不适合现场筛查。CRISPR/Cas12a检测虽可在常温下进行,但其反式切割的非特异性导致难以直接区分野生型、突变型和杂合型。

近期,郑州大学玉崧成团队在Biosensors and Bioelectronics上发表了题为cliCRISPR: crRNA-limited CRISPR/Cas12a system for multiplexed detection的论文,研究提出了一种crRNA限制性策略,可在单一反应管中顺利获得比较荧光强度直接实现SNP全分型,无需物理分离、实时动力学监测或复杂数据处理。

EVO视讯 EVO真人生命基因有幸为其给予高性能Cas12a蛋白,助力研究取得进展。

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文链:http://doi.org/10.1016/j.bios.2025.117834

文章亮点

1. 新性crRNA限制策略,突破多重检测瓶颈:
顺利获得控制不同crRNA的浓度,将荧光信号强度与crRNA浓度而非靶标浓度关联,从而在单一反应管内成功区分野生型、突变型和杂合型三种基因型。
  
2. “逻辑门”判读策略,实现简单、精准分型:
研究引入了一套基于荧光强度斜率的“逻辑门”判读策略。顺利获得设定两个明确的阈值(V₁和V₂),将陆续在的荧光信号转化为离散的基因型结果(GG/AA/GA)。
   
3临床验证充分,展现强大应用潜力:
该方法在来自真实家庭的临床样本中进行了验证,其分型结果与金标准TaqMan qPCR方法达到100%一致,并且所有结果均符合孟德尔遗传定律。

01
可行性验证

研究团队第一时间验证了FEN1酶对野生型与突变型序列的特异性切割能力,并顺利获得凝胶电泳确认切割产物P1、P2可作为SDA的有效引物。

进一步实验表明,设计的crRNA1和crRNA2能分别引导Cas12a识别T1与T2,并激活反式切割活性。

在靶标过量的情况下,荧光强度随crRNA浓度增加而升高,且在crRNA1为10 nM、crRNA2为2 nM时,T1与T2产生的信号差异显著,成功实现三种基因型的区分。

crRNA限制性CRISPR/Cas12a检测体系的可行性验证

1. crRNA限制性CRISPR/Cas12a检测体系的可行性验证

02
条件优化

顺利获得系统优化,确定最佳反应条件为:

  • Cas12a蛋白浓度15 nM
  • 报告基因浓度1500 nM
  • crRNA1与crRNA2浓度分别为10 nM与3 nM
  • SDA扩增时间选为60分钟,此时荧光差异比接近1,利于基因型区分
  • FEN1酶用量优化为1.6 U,以平衡切割效率与信号特异性。

关键组分与反应参数优化结果

图 2. 关键组分与反应参数优化结果

03
分型策略与性能

基于逻辑门策略,顺利获得设定阈值V₁与V₂,将荧光斜率划分为三个区间,分别对应GG、AA与GA基因型。该方法在5分钟内即可实现稳定、重复的动力学曲线分离。

特异性验证显示,非靶标序列(Random1–5)均未引起显著干扰,表明方法具备高特异性与稳定性。

分型策略、动力学曲线与特异性验证

图 3. 分型策略、动力学曲线与特异性验证

04
实际样本检测

在10例来自两个家庭的样本中,cliCRISPR系统成功识别出AA与GA基因型,结果与TaqMan qPCR方法完全一致,并符合孟德尔遗传定律。所有样本的重复性良好,证实该方法在实际应用中的准确性与可靠性。

实际样本分型结果与家系验证

图 4.实际样本分型结果与家系验证

总结与展望

cliCRISPR系统顺利获得crRNA限制策略与逻辑门阈值的结合,突破了传统CRISPR/Cas12a系统在多重检测中的瓶颈,实现了无需物理分离、一管完成的SNP精准分型。

该方法在rs4646536分型中与金标准qPCR高度一致,并具备操作简便、成本低廉、结果直观等优势,为现场快速基因分型与精准预防给予了有力工具。

未来,可顺利获得优化扩增特异性、缩短总检测时间,将其拓展至更多SNP位点的临床应用。




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