海南大学生物医学工程学院万逸研究员团队和香港中文大学毛传斌教授在Nature Communications上发表最新研究成果，题为“Ultrasensitive Detection of Clinical Pathogens Through a Target Amplification-free Collateral-cleavage-enhancing CRISPR-CasΦ Tool”。该研究开发了一种新型的CRISPR-CasΦ生物传感器（TCC），无需核酸扩增即可在40分钟内实现微生物的超灵敏检测。

全球每年因微生物导致的损失巨大，其中微生物载量极低（低至1 CFU/mL）而难以快速诊断。目前，传统qPCR技术灵敏度（~10³-10⁴ copies/mL）不足以应对BSI中痕量微生物，培养法耗时长达数天。此外，现有CRISPR技术依赖核酸预扩增，反应体系复杂，临床应用较为局限。而TCC快速、超灵敏的诊断能力或可提供一种新的解决方案。

TCC生物传感技术的核心创新在于设计了一种双茎环信号放大器，能够有效放大CRISPR-CasΦ酶促切割能力，该反应主要通过两步信号放大机制实现：首先，病原体DNA与CRISPR-CasΦ/gRNA复合体（RNP1）结合，激活CasΦ的酶促切割能力，并切断双茎环放大器阻断区序列。切割后的放大器会释放激活序列，该激活序列通过创新的立足点序列设计靶向激活第二个CasΦ/gRNA复合体（RNP2）。随后，激活的RNP2介导该循环放大反应，进一步触发CasΦ大量切割荧光报告分子，释放荧光信号。通过该反应机制，TCC可在极低靶标浓度下实现指数级信号增长。经评估，TCC的检测灵敏度优于传统qPCR，且耗时仅40分钟，可作为潜在的微生物诊断工具。

图1. TCC的工作流程及原理示意图。

未来，或通过整合微流控平台与人工智能优化序列和设计工程蛋白，有望进一步将TCC生物传感技术扩展至其他微生物检测领域，提供通用型诊断工具。

海南大学第一单位，博士生陈会友和副研究员宋凤阁为并列第一作者，万逸研究员和毛传斌教授并列通讯作者。

原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-025-59219-x