近日，生命科学学院余光辉教授团队张丽副教授课题组在国际知名期刊Biosensors and Bioelectronics（IF 10.5，JCR Q1）发表题为“Rationally optimized split crRNA-based CRISPR/Cas12a platform for amplification-free miRNA detection”的研究论文。中南民族大学为论文第一署名单位，生命科学学院硕士研究生茶绍桢为论文第一作者。该研究通过分裂crRNA的理性设计与优化，建立了一种无需核酸扩增的高灵敏miRNA检测平台，为CRISPR/Cas12a系统优化设计及肿瘤相关生物标志物检测提供了新思路。

miRNA是一类重要的非编码RNA分子，在疾病发生发展过程中发挥重要调控作用，并具有作为生物标志物的应用潜力。然而，miRNA具有序列短、丰度低、序列相似度高等特点，给快速、灵敏和特异性检测带来了挑战。传统miRNA检测方法通常依赖核酸扩增和复杂仪器，难以满足快速检测需求。因此，开发无需核酸扩增、高灵敏的miRNA检测技术，对于生物标志物分析和分子诊断具有重要意义。

针对上述问题，研究团队提出了一种基于分裂crRNA的CRISPR/Cas12a检测策略，通过对crRNA间隔序列进行分裂设计，使目标miRNA与截短crRNA及DNA激活剂协同组装，激活Cas12a反式切割活性，实现miRNA无扩增检测。研究团队系统比较了不同分裂位点对Cas12a活性及背景信号的影响，并利用AlphaFold 3预测不同分裂方式下Cas12a-核酸复合物的三维结构，分析蛋白质功能结构域相对位置及催化中心构象特征，结合Cas12a反式切割活性测定结果，探讨了crRNA分裂位点调控Cas12a活性的潜在结构基础，为分裂crRNA的理性设计提供了理论参考。

在此基础上，研究团队进一步优化DNA激活剂结构、反应组分配比及反应条件，建立了针对乳腺癌相关miR-155和miR-10b的检测体系，检测限分别达到68 fM和98 fM。该方法具有良好的检测特异性，支持单一反应中的双靶标联合筛查，并可实现荧光可视化检测。血清基质加标实验进一步验证了该方法在复杂生物样品环境中的检测性能。

该研究通过蛋白质结构预测与实验验证相结合，建立了分裂crRNA设计、Cas12a复合物结构特征与检测性能之间的联系，为理解RNA响应型CRISPR/Cas12a系统的调控规律及优化设计提供了新的研究思路。

图1crRNA分裂位点对CRISPR/Cas12a系统的影响

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2026.119313