安光所团队突破CRISPR/Cas免扩增分子诊断技术瓶颈 实现了核酸相对定量分析
时间：2026-06-12 作者：尹雪儿
近日，安光所光电子中心在CRISPR／Cas12a的免扩增分子诊断技术领域取得重要进展，创新性地构建了数字化水凝胶荧光增强微球检测系统（CrisprDEM），成功实现了CRISPR／Cas12a核酸免扩增相对定量检测。相关研究成果以《基于CRISPR／Cas12a的数字化水凝胶荧光增强微球检测系统，可用于核酸的无扩增相对定量》“Digital Hydrogel Fluorescent－Enhancing Microsphere via CRISPR／Cas12a for Amplification－Free Relative Quantification of Nucleic Acids”为题，发表在分析化学领域TOP期刊《分析化学》Analytical Chemistry上。
基于CRISPR／Cas12a的分子诊断技术，凭借crRNA的特异性识别与Cas12a酶的反式切割活性，被业内誉为最有可能替代PCR的＂下一代分子诊断技术＂。但目前无需核酸扩增的CRISPR直接检测方案，一直存在两大短板：检测灵敏度不足、无法实现精准，这两大难题严重制约了其在感染早期筛查、肿瘤液态活检等临床场景的转化应用。
针对这一挑战，研究团队突破传统均相检测体系的固有思路，搭建了＂信号富集－数字成像－智能解析＂三位一体的技术架构：在信号放大环节，团队以水凝胶微球作为信号捕获载体，利用微球的空间限域效应，将CRISPR反应产生的荧光报告分子进行局部高密度富集，实现荧光信号千倍级增强；在检测与分析环节，团队的自研微流控芯片能将海量微球精准平铺为单层结构、避免微球堆叠干扰检测结果；再结合K－means无监督机器学习算法，自动识别并分类阴阳性微球，通过原创性量化指标——阳性微球比例（PBR），彻底打破了免扩增CRISPR检测只能判断阴阳性，无法精确定量的技术局限，成功实现了核酸相对定量分析。该研究为低丰度核酸样本的快速、精准、定量检测提供了具有显著临床转化潜力的新方案，有望推动CRISPR技术向感染早期筛查、床旁即时诊断等应用场景加速落地，助力无创快速分子诊断技术的普及应用。
博士研究生尹雪儿为论文第一作者，朱灿灿副研究员、朱灵研究员和刘勇研究员为论文通讯作者。本研究得到国家自然科学基金、安徽省自然科学基金及合肥物质院院长基金等项目支持。
文章链接：https：／／doi．org／10.1021／acs．analchem．6c01288
数字化水凝胶微球CRISPR／Cas12a核酸免扩增（CrisprDEM）工作流程图