新闻网讯 6月3日，《核酸研究》（Nucleic Acids Research）在线刊发了药学院吴曈勃教授团队研究成果：模块化CRISPR/Cas12a协同激活平台（Modular CRISPR/Cas12a synergistic activation platform for detection and logic operations）。

CRISPR/Cas系统在基因编辑、生物工程等领域被广泛使用。提高CRISPR/Cas系统和分子反应网络的可编程性和可控性有助于其与其他生物学工具联合，拓展CRISPR/Cas系统在分子诊断、信息存储等领域的应用。有关研究表明，CRISPR/Cas12a系统可被分裂激活剂激活，但目前的设计只能检测核酸靶标，功能单一，且不容易兼容上游反应网络。

图1 模块化CRISPR/Cas12a协作激活平台（MCSAP）的构建

吴曈勃教授团队首次发现了CRISPR/Cas12a系统分裂激活剂的冗余抑制机制，可通过添加和移除冗余结构实现CRISPR/Cas12a系统活性的调控。在此发现的基础上，团队构建了一个基于冗余结构的模块化CRISPR/Cas12a的协作激活平台，实现了单核苷酸变异（SNV）的识别、核酸酶的检测和逻辑运算（图1）。MCSAP具有良好的可编程性和可扩展性，为CRISPR/Cas在不同领域的广泛应用提供了一个强大工具。

图2 利用MCSAP实现单核苷酸变异（SNV）的检测

利用MCSAP可将分子诊断任务分解并将适当任务分配给不同的分子工具和电路，从而实现模块化平台的构建。例如在SNV的识别中，可以利用已有的核酸内切酶IV（Endo IV）系统作为识别模块，再利用CRISPR/Cas12a系统作为信号报告模块，实现上下游反应的衔接和信号输出。对药物代谢相关的双位点SNV，在Endo IV识别后，可利用冗余长度的差异控制CRISPR/Cas12a的活性，实现双位点SNV的同时分型检测（图2）。

图3 利用MCSAP实现逻辑运算

此外，还可将MCSAP作为下游效应器，通过上游的分裂DNAzyme作为转换器，实现任意核酸输入的逻辑运算（图3）。这展示了MCSAP与分子网络具有良好的兼容性，拓宽了CRISPR/Cas12a系统的应用场景和潜力。

2018级临床医学（八年制）专业学生胡明昊、2022级药学（本硕博）专业学生程先志为文章共同第一作者，吴曈勃教授为通讯作者，我校为论文唯一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/nar/gkae470