LwCas13a 酶檢測原理基于其RNA介導(dǎo)的RNA內(nèi)切酶活性及反式切割活性,具體如下:
1.靶標(biāo)RNA識(shí)別與結(jié)合:該酶在單鏈向?qū)NA(crRNA)的引導(dǎo)下,通過crRNA與靶標(biāo)RNA的堿基互補(bǔ)配對(duì),特異性識(shí)別并結(jié)合靶標(biāo)RNA。這一過程依賴于靶標(biāo)RNA中是否存在PFS(原間隔序列側(cè)翼序列)序列,但LwCas13a對(duì)PFS序列的要求并不嚴(yán)格。
2.靶標(biāo)RNA切割:結(jié)合靶標(biāo)RNA后,LwCas13a酶發(fā)揮其RNA內(nèi)切酶活性,在特定位點(diǎn)切割靶標(biāo)RNA,使其降解。
3.反式切割活性激活:靶標(biāo)RNA被切割后,LwCas13a酶的反式切割活性被激活。這種活性使得LwCas13a酶能夠非特異性地切割體系中任意序列的單鏈RNA(ssRNA),包括熒光標(biāo)記的報(bào)告RNA。
4.熒光信號(hào)產(chǎn)生與檢測:當(dāng)熒光標(biāo)記的報(bào)告RNA被LwCas13a酶切割時(shí),熒光基團(tuán)與淬滅基團(tuán)分離,從而產(chǎn)生熒光信號(hào)。通過檢測熒光信號(hào)的強(qiáng)度,可以判斷體系中是否存在靶標(biāo)RNA以及其濃度。
1.高靈敏度:LwCas13a酶的反式切割活性使其能夠高效切割體系中任意序列的單鏈RNA,從而放大檢測信號(hào),提高檢測靈敏度。例如,在不進(jìn)行靶標(biāo)擴(kuò)增的情況下,通過電化學(xué)方法,LwCas13a變體從非活性病毒和未提取的臨床樣本中檢測到了amol濃度的SARS-CoV-2基因組。
2.高特異性:LwCas13a酶通過crRNA與靶標(biāo)RNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)實(shí)現(xiàn)特異性識(shí)別,結(jié)合其反式切割活性,能夠準(zhǔn)確區(qū)分靶標(biāo)RNA與非靶標(biāo)RNA,減少假陽性結(jié)果。
3.快速檢測:LwCas13a 酶檢測原理結(jié)合等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)(如RPA),可在短時(shí)間內(nèi)完成靶標(biāo)RNA的擴(kuò)增與檢測,實(shí)現(xiàn)快速診斷。例如,針對(duì)豬繁殖與呼吸綜合征病毒(PRRSV)的檢測方法,可在37℃的等溫條件下進(jìn)行實(shí)時(shí)分析或可視化檢測,檢測極限為172copies/μl。
4.可視化檢測:通過將LwCas13a酶的反式切割活性與熒光標(biāo)記或側(cè)向流層析試紙條等技術(shù)結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)檢測結(jié)果的可視化,便于現(xiàn)場快速診斷。
