近日，我院检验科团队在领域内权威期刊《Sensors and Actuators Reports》（中科院二区/JCR Q1，IF=7.6）在线发表题为“Challenges and strategies for CRISPR-Cas molecular diagnostics from mechanism to clinical translation”的综述。本文系统探讨了CRISPR-Cas分子诊断技术在临床转化过程中所面临的挑战与应对策略。文章指出，CRISPR-Cas系统在分子诊断领域展现出颠覆性潜力，其便携性、多重检测能力及适用于床旁检测等优势，正逐步克服传统PCR等技术在操作复杂性、设备依赖等方面的局限。

该综述首先系统梳理了CRISPR-Cas检测技术的核心机制，依据其顺式与反式切割活性以及序列偏好性对关键Cas酶进行分类，阐述了它们在核酸与非核酸靶标检测中的不同作用。文章进一步详细阐述了多种优化检测性能的综合策略，包括通过蛋白质工程构建高保真Cas变体、利用人工智能设计与结构修饰进行crRNA优化、采用样本预处理方法实现靶标富集，以及整合等温扩增与数字化分区技术以完善反应体系。在信号增强方面，通过荧光、电化学、侧流层析及智能手机辅助检测等多种读出方式，提升了检测的灵活性与可及性。稳定性改进则涉及冻干技术与耐热工程等手段。

在应用层面，CRISPR-Cas技术已广泛用于传染病诊断、肿瘤精准医疗、遗传病筛查以及慢性与免疫疾病管理等多个医学领域。例如，基于Cas13a的SHERLOCK平台和基于Cas12a的DETECTR平台已获得监管机构批准，用于SARS-CoV-2等病原体的快速检测。在肿瘤液体活检中，该系统能够高灵敏度地检测循环肿瘤DNA中的罕见突变，为早期诊断与疗效监测提供了新工具。

同时，文中也明确指出该技术走向临床仍面临多重挑战。在技术性能上，需平衡检测的灵敏度与特异性，克服复杂样本基质干扰，并解决扩增过程中可能带来的交叉污染与非特异性问题。在临床应用层面，样本前处理的标准化、操作流程的简化整合，以及检测结果的再现性与可比性均是亟待突破的瓶颈（图.1）。此外，监管审批路径尚不明晰，生产成本较高，冷链依赖性强，以及公众对技术认知可能产生的伦理与社会接受度问题，也都构成了其规模化推广的障碍。

文章总结认为，未来需要通过持续的蛋白质工程、微流控芯片集成、人工智能辅助设计以及冻干试剂开发等多学科协作，提升CRISPR-Cas诊断系统的稳健性、可及性与成本效益。同时，建立国际统一的验证标准、推动多中心临床研究、并构建合理的伦理与监管框架，对于加速该技术从实验室向临床和市场的转化至关重要。通过系统性创新与负责任的应用，CRISPR-Cas系统有望成为推动精准医疗发展和实现全球健康公平的重要基石。

【图1.CRISPR-Cas分子检测面临的挑战和解决方法】

 

研究团队

本文由西安医学院第一附属医院检验科联合国内外研究团队共同合作完成，李卓教授为通讯作者，周建博士为第一作者。

近年来，我院检验科团队围绕疾病快速精准诊断的迫切需求积极开展应用基础研究，先后承担国家自然科学基金、陕西省自然科学基金等各级各类科研项目20余项，发表SCI论文30余篇，中文核心期刊论文40余篇，授权国家发明专利3项、实用新型专利9项，主持完成GCP项目25项。