近日，深圳大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院副教授劉翼振和教授張學(xué)記在 CRISPR 基因診斷技術(shù)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，為臨床精準(zhǔn)診斷提供了創(chuàng)新技術(shù)方案。相關(guān)成果以“LbuCas13a directly targets DNA and elicits strong trans-cleavage activity”（LbuCas13a 直接靶向 DNA 并引發(fā)強(qiáng)反式切割活性）為題發(fā)表于國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然?生物醫(yī)學(xué)工程》（Nature Biomedical Engineering）（影響因子：26.6）。劉翼振指導(dǎo)的2022級化學(xué)專業(yè)碩士生吳小龍和駱?biāo)荚礊榈谝蛔髡撸?span style="font-size: 18.6667px; text-indent: 37.3333px; text-wrap-mode: wrap;">副研究員陳勇、劉翼振、張學(xué)記為通訊作者，深圳大學(xué)為唯一作者單位。
傳統(tǒng)理論認(rèn)為，Cas13a 作為 RNA 特異性核酸酶，僅能識別 RNA 靶標(biāo)。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，口腔纖毛菌來源的 LbuCas13a 蛋白可直接結(jié)合 DNA 靶標(biāo)，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的反式切割活性，從而使得檢測方法具備極佳的靈敏度。且不依賴原間隔區(qū)相鄰基序（PAM）及側(cè)翼序列（PFS），突破了傳統(tǒng) CRISPR 技術(shù)的序列限制。更重要的是，LbuCas13a與單鏈DNA結(jié)合時(shí)，因向?qū)NA（crRNA）與DNA的親和力降低，使其單核苷酸特異性較靶向RNA時(shí)提升98倍。這一系列特性的發(fā)現(xiàn)使LbuCas13a成為優(yōu)異的精準(zhǔn)基因分型工具，為重大疾病的精確診斷技術(shù)發(fā)展奠定重要基礎(chǔ)。
基于上述發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了“超高通用快速增強(qiáng)特異性檢測”平臺（SUREST, LbuCas13a-based Superior Universal Rapid Enhanced Specificity Test）。該技術(shù)對于單核苷酸多態(tài)性（SNP）檢測具有極高的分辨率。準(zhǔn)確完成SNP分型對于個(gè)性化醫(yī)療至關(guān)重要。臨床樣品測試顯示，針對 CYP1A1、CYP2C9等多個(gè)與藥物代謝、疾病易感性相關(guān)的人類基因分型，以及對病毒變異位點(diǎn)（K417N、S477N、T478K、Q498R、N501Y和Y505H突變等）的高特異性識別，SUREST平臺的分型結(jié)果均與金標(biāo)準(zhǔn)Sanger測序完全一致。LbuCas13a無PAM序列限制的DNA靶向特性，使得CRISPR診斷真正實(shí)現(xiàn)對任意靶點(diǎn)的高特異性基因分型，從根本上提升基因檢測的臨床應(yīng)用邊界。
SUREST技術(shù)通過整合重組酶聚合酶擴(kuò)增（RPA）與LbuCas13a強(qiáng)反式切割活性實(shí)現(xiàn)了極高的檢測靈敏度，對 CYP2C19 基因（rs4986893）的檢測靈敏度達(dá) 0.3 aM（0.18 拷貝 /μL），且能在二十余分鐘內(nèi)完成乙肝病毒和HPV16病毒的定量分析，檢測下限低至1 aM。
SUREST平臺在臨床測試中展現(xiàn)出的高靈敏度、高特異性以及靶點(diǎn)全覆蓋的特性，使其在病原毒株快速分型、罕見病治病突變精準(zhǔn)鑒定、藥物代謝基因指導(dǎo)用藥、腫瘤超早期篩查等精準(zhǔn)醫(yī)療場景展現(xiàn)明確應(yīng)用價(jià)值。有望推動精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)分析技術(shù)在基層醫(yī)療場景的普及，助力重大疾病的早診早治。
本研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)基金、深圳市醫(yī)學(xué)研究專項(xiàng)資金項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金以及深圳市納米生物傳感技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。本研究的臨床樣本由深圳市第三人民醫(yī)院和深圳大學(xué)附屬華南醫(yī)院提供。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41551-025-01424-6
