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Applying CRISPR-Cas12a as a Signal Amplifier to Construct Biosensors for Non-DNA Targets in Ultralow Concentrations.
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2020-03-11 , DOI: 10.1021/acssensors.9b02305 Junjie Li 1 , Shuangshuang Yang 1 , Chen Zuo 1 , Ling Dai 1 , Yongcan Guo 2 , Guoming Xie 1
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2020-03-11 , DOI: 10.1021/acssensors.9b02305 Junjie Li 1 , Shuangshuang Yang 1 , Chen Zuo 1 , Ling Dai 1 , Yongcan Guo 2 , Guoming Xie 1
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Efficient signal amplification is essential to construct ultrasensitive biosensors for biologically relevant species with abundant concomitant interferences. Here, we apply LbaCas12a as a signal amplifier to develop a versatile CRISPR-Cas12a platform to detect a wide range of analytes in ultralow concentrations. The platform relies on the indiscriminate single-stranded DNase activity of LbaCas12a, which recognizes single-stranded DNA intermediates generated by non-DNA targets down to femtomolar concentrations and subsequently enhances the fluorescence signal output. With the help of functional nucleotides (DNAzyme and aptamer), ultrasensitive bioassays for Pb2+ and Acinetobacter baumannii have been designed with a limit of detection down to ∼0.053 nM and ∼3 CFU/mL, respectively. It also allows simultaneous detection of four microRNAs (miRNAs) at a picomolar concentration without significant interferences by other counterparts, suggesting the potential of multiplexed miRNA expression profiles analysis in high throughput. Given the versatility and generality of the CRISPR-Cas12a platform, we expect the current work to advance the application of CRISPR-Cas-based platforms in bioanalysis and provide new insights into ultrasensitive biosensor design.
中文翻译：
应用CRISPR-Cas12a作为信号放大器构建超低浓度非DNA靶标的生物传感器。
有效的信号放大对于构建具有大量伴随干扰的生物学相关物种的超灵敏生物传感器至关重要。在这里，我们将LbaCas12a用作信号放大器来开发通用的CRISPR-Cas12a平台，以检测超低浓度的多种分析物。该平台依赖于LbaCas12a的不分青红皂单链DNase活性，该酶识别低至飞摩尔浓度的非DNA靶标产生的单链DNA中间体，并随后增强荧光信号输出。借助于功能性核苷酸（DNA酶和适体），已设计出Pb2 +和鲍曼不动杆菌的超灵敏生物测定法，其检出限分别低至〜0.053 nM和〜3 CFU / mL。它还允许同时检测皮摩尔浓度的四个microRNA（miRNA），而不受其他对应物的显着干扰，这表明在高通量中进行多重miRNA表达谱分析的潜力。考虑到CRISPR-Cas12a平台的多功能性和普遍性，我们希望当前的工作能够促进基于CRISPR-Cas12的平台在生物分析中的应用，并为超灵敏生物传感器设计提供新的见解。
更新日期：2020-03-11
中文翻译：
应用CRISPR-Cas12a作为信号放大器构建超低浓度非DNA靶标的生物传感器。
有效的信号放大对于构建具有大量伴随干扰的生物学相关物种的超灵敏生物传感器至关重要。在这里，我们将LbaCas12a用作信号放大器来开发通用的CRISPR-Cas12a平台，以检测超低浓度的多种分析物。该平台依赖于LbaCas12a的不分青红皂单链DNase活性，该酶识别低至飞摩尔浓度的非DNA靶标产生的单链DNA中间体，并随后增强荧光信号输出。借助于功能性核苷酸（DNA酶和适体），已设计出Pb2 +和鲍曼不动杆菌的超灵敏生物测定法，其检出限分别低至〜0.053 nM和〜3 CFU / mL。它还允许同时检测皮摩尔浓度的四个microRNA（miRNA），而不受其他对应物的显着干扰，这表明在高通量中进行多重miRNA表达谱分析的潜力。考虑到CRISPR-Cas12a平台的多功能性和普遍性，我们希望当前的工作能够促进基于CRISPR-Cas12的平台在生物分析中的应用，并为超灵敏生物传感器设计提供新的见解。
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