在精准医疗时代,单核苷酸多态性(SNP)检测对疾病诊断、用药指导和遗传筛查具有重要意义。然而,现有的SNP检测技术(如NGS测序)严重依赖专业实验室和昂贵仪器,难以在基层医院、社区或床旁场景下应用,极大限制了基因检测技术的普及。
近日,华南理工大学生物科学与工程学院黄黎珍副教授课题组联合广州金域临床检验中心等多家单位开展跨学科合作,在国际知名期刊《Biosensors and Bioelectronics》(IF:10.5)上发表题为“Smart-SNPer: Automated crRNA design for ultrasensitive RPA-CRISPR/Cas12a SNP detection”的研究论文,在快速、高灵敏SNP检测方面取得重要突破。该研究开发了名为Smart-SNPer的新型自动化crRNA设计工具及配套检测体系,基于CRISPR/Cas12a技术实现了对单碱基突变的超灵敏检测,为SNP的床旁快速检测提供了创新解决方案。
技术突破:智能化设计引领检测革新
Smart-SNPer平台将结构预测、活性评估与智能算法相结合,可高效识别并设计针对特定SNP位点的crRNA序列,解决了传统方法设计效率低、特异性差的瓶颈。该工具可覆盖92.66%的已知人类基因组SNP位点,真正实现“设计即所得”,大幅降低技术门槛。研究团队还建立了完整的RPA-Cas12a检测体系,可精准捕捉痕量突变,并在临床样本中展现出良好的稳定性与实用性。
该工具已在线公开,研究人员可通过访问[https://smart-crisprer.com]免费使用,极大促进了技术的推广和实际应用。
图1 Smart-SNPer网站。
卓越性能:重新定义床旁检测标准
-超灵敏度:仅需20 ng基因组DNA(约相当于一滴血),即可检测低至千分之一(0.1%)的单碱基突变;
-快速简便:全过程仅需一次加样,37℃恒温反应1小时即可判读结果,无需复杂仪器,肉眼可直接观察;
-高特异性:27例临床样品检测结果与NGS测序一致。
图2 样本检测。
应用前景:推动精准医疗普惠化
该技术在多个领域具有重要应用潜力:
-肿瘤早筛:检测微量ctDNA中的低频突变,助力癌症早期诊断;
- 用药指导:支持肿瘤靶向药物个体化用药及药物代谢酶相关基因分型;
- 传染病监测:适用于病原体分型与耐药突变检测。
该技术有望推动基因检测迈向“平民化”和“便捷化”,为精准医疗基层落地提供关键技术支撑,真正实现床旁分子诊断。研究团队未来将继续优化系统性能,拓展更多临床应用场景,推动先进分子诊断技术走出实验室、走进基层。
该研究由华南理工大学生物科学与工程学院黄黎珍副教授课题组牵头,联合广州金域临床检验中心、大连理工大学、华南理工大学软件学院、方瑞创新药物研究院等多家单位共同完成,充分体现了学科交叉与产学研深度融合的特色。硕士研究生韩立亚(2020级华工生物强基班)为第一作者,研究生冯文俊为共同第一作者,谭天意、郑乔月、再乃甫等多位本科生参与项目研究,黄黎珍副教授、陈涛博士和万延斌博士为共同通讯作者,华南理工大学为第一通讯单位。研究获广东省药品监督管理局科技创新项目、广州市科技计划项目、广东省自然科学基金、国家药品监督管理局重点实验室开放课题等支持。