生物反应器的细胞优化、工艺和工程放大，甚至临床疾病诊断等多个场景都离不开嗅觉高效灵敏的生物传感与检测等通用平台技术。聚焦“绿色智能制造”这一目标，我校生物反应器工程国家重点实验室张立新教授团队及其合作者利用CRISPR-Cas12a技术建立了针对小分子化合物的简单快速、灵敏、高通量和低成本检测平台，简称CaT-Smelor猫嗅技术（Nat Commu, 2019, 10: 3672）。为进一步扩展其通用性，该研究耦合CRISPR-Cas12a与核酸适配体，开发了升级版第二代检测平台CaT-Smelor 2.0，大幅扩展了底物检测类型，同时还可实现蛋白质等多种检测物的传感与高效检测。相关研究论文“A versatile biosensing platform coupling CRISPR–Cas12a and aptamers for detection of diverse analytes”于9月6日在线发表在Science Bulletin上（https://doi.org/10.1016/j.scib.2020.09.004）。
如图所示，为了搭建CaT-Smelor 2.0平台，该研究首先通过设计合适的适配体开关将双链DNA固定在磁珠上并优化了信噪比，成功实现了信号传感模块（适配体）与检测模块（CRISPR-Cas12a）的耦合。随后，以癌症标志物甲胎蛋白（AFP）为例，利用CaT-Smelor 2.0实现了对AFP的快速、高灵敏检测；通过替换适配体，CaT-Smelor 2.0可“即插即用”，实现对小分子化合物如可卡因的高效检测，适用于兴奋剂、毒品检测等场景。同时，该研究还考察了CaT-Smelor 2.0对复杂样品的检测效果，结果表明，在人血清中对AFP和可卡因的最低检测限分别可达0.07fM和0.34μM。CaT-Smelor 2.0不仅继承了一代检测平台的现有优势，同时还大幅提升了通用性和可扩展性；结合适配体技术，理论上可实现任意分析物的传感与检测，应用潜力巨大。
我校博士研究生赵祥祥、中国农业科学院植保所李珊珊、我校助理研究员刘光及上海交通大学附属第六人民医院南院王忠为共同第一作者；华东理工大学客座教授、中国科学院微生物所研究员王为善、生物反应器工程国家重点实验室副教授谭高翼及张立新教授为共同通讯作者。该工作受到了国家自然科学基金委、生物反应器工程国家重点实验室开放课题及山东省自然科学基金的支持。
