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CRISPR-Cas12a-Based Nucleic Acid Amplification-Free DNA Biosensor via Au Nanoparticle-Assisted Metal-Enhanced Fluorescence and Colorimetric Analysis
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2020-12-21 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c04303 Jin-Ha Choi 1 , Joungpyo Lim 1 , Minkyu Shin 1 , Se-Hwan Paek 2 , Jeong-Woo Choi 1
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2020-12-21 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c04303 Jin-Ha Choi 1 , Joungpyo Lim 1 , Minkyu Shin 1 , Se-Hwan Paek 2 , Jeong-Woo Choi 1
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Cell-free DNA (cfDNA) has attracted significant attention due to its high potential to diagnose diseases, such as cancer. Still, its detection by amplification method has limitations because of false-positive signals and difficulty in designing target-specific primers. CRISPR-Cas-based fluorescent biosensors have been developed but also need the amplification step for the detection. In this study, for the first time CRISPR-Cas12a based nucleic acid amplification-free fluorescent biosensor was developed to detect cfDNA by a metal-enhanced fluorescence (MEF) using DNA-functionalized Au nanoparticle (AuNP). Upon activating the CRISPR-Cas12a complex by the target cfDNA and subsequent single-strand DNA (ssDNA) degradation between AuNP and fluorophore, MEF occurred with color changes from purple to red-purple. Using this system, breast cancer gene-1 (BRCA-1) can be detected with very high sensitivity in 30 min. This rapid and highly selective sensor can be applied to measure other nucleic acid biomarkers such as viral DNA in field-deployable and point-of-care testing (POCT) platform.
中文翻译：
通过基于金纳米粒子辅助的金属增强荧光和比色分析的基于CRISPR-Cas12a的核酸无扩增DNA生物传感器
无细胞DNA（cfDNA）由于其诊断癌症等疾病的巨大潜力而备受关注。然而，由于假阳性信号和难以设计靶标特异性引物，通过扩增方法检测其仍具有局限性。已经开发了基于CRISPR-Cas的荧光生物传感器，但还需要扩增步骤才能进行检测。在这项研究中，首次开发了基于CRISPR-Cas12a的无核酸扩增荧光生物传感器，以使用DNA功能化的金纳米粒子（AuNP）通过金属增强荧光（MEF）检测cfDNA。在通过靶标cfDNA激活CRISPR-Cas12a复合物并随后在AuNP和荧光团之间降解单链DNA（ssDNA）时，发生MEF，颜色从紫色变为红色紫色。使用这个系统 乳腺癌基因1（BRCA-1）可以在30分钟内非常高的灵敏度检测到。这种快速且高度选择性的传感器可用于在现场可部署和即时检验（POCT）平台中测量其他核酸生物标记，例如病毒DNA。
更新日期：2021-01-13
中文翻译：
通过基于金纳米粒子辅助的金属增强荧光和比色分析的基于CRISPR-Cas12a的核酸无扩增DNA生物传感器
无细胞DNA（cfDNA）由于其诊断癌症等疾病的巨大潜力而备受关注。然而，由于假阳性信号和难以设计靶标特异性引物，通过扩增方法检测其仍具有局限性。已经开发了基于CRISPR-Cas的荧光生物传感器，但还需要扩增步骤才能进行检测。在这项研究中，首次开发了基于CRISPR-Cas12a的无核酸扩增荧光生物传感器，以使用DNA功能化的金纳米粒子（AuNP）通过金属增强荧光（MEF）检测cfDNA。在通过靶标cfDNA激活CRISPR-Cas12a复合物并随后在AuNP和荧光团之间降解单链DNA（ssDNA）时，发生MEF，颜色从紫色变为红色紫色。使用这个系统 乳腺癌基因1（BRCA-1）可以在30分钟内非常高的灵敏度检测到。这种快速且高度选择性的传感器可用于在现场可部署和即时检验（POCT）平台中测量其他核酸生物标记，例如病毒DNA。
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