南京工业大学江凌教授课题组TFST顶刊综述：基于CRISPR/Cas系统的信号转换和放大技术在食品分析领域的应用现状

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导  读

2023年4月，南京工业大学江凌教授课题组在国际期刊Trends in Food Science & Technology（中科院1区，TOP期刊，IF: 16.002）发表题为“State of the art in CRISPR/Cas system-based signal conversion and amplification applied in the field of food analysis”的综述型论文。获国家重点研发计划（2021YFC2102700）、国家自然科学基金（31922070，U2106228）、江苏省先进生物制造协同创新中心（XTC2205）和江苏省高等学校基础科学（自然科学）面上项目（22KJB550008）的支持。

食品安全是一个重大的全球公共卫生问题，直接影响到广大民众的健康和日常生活。食源性病原体是食品安全事件的主要原因，它导致了食源性疾病的爆发，症状包括腹泻、恶心和呕吐。同时，农药、重金属离子、转基因、非食品物质或廉价成分在食品中越来越普遍，这也会对食品安全构成威胁。因此，快速、高效、准确的检测方法已成为食品安全监测的研究重点。

基于培养的方法是目前广泛使用的检测技术。大多数方法能够准确地检测目标，但它们也有很长的检测时间，需要复杂的样品预处理和高质量引物的制备。基于上述方法的食品安全和公共卫生监测基础设施，难以及时、快速、全面地监测源头的食品安全状况。

近年来，新开发的CRISPR/Cas工具箱在分子检测领域显示出良好的前景。CRISPR检测与核糖开关、趾间开关、异体转录因子、诱导剂、免疫球蛋白等成分的结合，创造了许多多样化的新分子诊断工具。此外，微小的信号需要被放大，如使用PCR、PER、LAMP、RPA和其他放大方法。

本文概述了驱动CRISPR系统机制的各种蛋白质，列出了众多的识别元素及其应用，以及各种信号放大方法。此外，还分析了通过将CRISPR系统与不同的技术融合而创建的检测平台，以检测和放大非常微弱的信号，提高检测效率，并为有效的快速食品分析创造新的渠道。预计CRISPR检测将与先进的样品预处理和信号转换技术相结合，向多目标和定性检测发展。此外，还讨论了CRISPR检测的商业化进程和挑战。

综述亮点

基于CRISPR/Cas的工具在检测各种核酸和非核酸目标方面显示出潜力。

说明了CRISPR/Cas用于检测的基本原理，并概述了各种蛋白质。

CRISPR检测与识别元素的结合创造了新的诊断工具。

Cas蛋白与各种信号放大方法的结合可以检测和放大非常微弱的信号。

综述结论

CRISPR/Cas系统中最常用的Cas蛋白是Cas9、Cas12a、Cas12b、Cas13a和Cas14a，它们为分子诊断领域带来了新工具。

功能性核酸和蛋白质，如核糖开关，趾间开关，异生转录因子，诱导剂和免疫球蛋白，已成为研究热点，并越来越多地被用作现场诊断和实时检测的主要选择。

CRISPR/Cas系统首先与各种组件耦合进行信号转换，然后与多样化的扩增方法相结合，形成了新一代的检测和传感平台，对不同目标进行高灵敏度、特异性和快速检测。

检测方法正朝着更少步骤、多途径整合、高效率和高速度的方向发展，以及基于各种CRISPR/Cas的研究和平台的智能电路的整合，这对推进食源性疾病的诊断和预防以及改善食品安全具有巨大的潜力。

转自：“NANO学术”微信公众号

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