中国工程院食品安全院士团队

科研成果转化平台

【Nature Communications 重磅发布】 小分子检测再迎新突破！来自华中科技大学、武汉轻工大学和香港城市大学的研究团队，近日联合开发出一种全新超灵敏CRISPR传感器平台 —— SBS-Cas系统（Spatially Blocked Split CRISPR-Cas12a），实现了对食品污染物、环境毒素乃至细胞代谢物的快速、低背景、纳摩尔级精准识别，在小分子检测领域迈出革命性一步。

CRISPR首次变身“分子开关”，专治高背景信号

传统CRISPR检测多用于核酸，而面对结构简单、非核酸的小分子（如GSH、维生素、毒素）时，易出现信号噪声高、设计复杂、适应性差等问题。

SBS-Cas系统采用“分体式crRNA”设计，通过分子空间位阻原理，阻断Cas12a的活性组装，形成“关闭”状态；一旦目标小分子出现，它将竞争性结合去除阻挡物，系统“开启”，释放荧光信号。

一开一合之间，系统就像一个精准的“分子电闸”，开启了灵敏小分子检测的新范式。

图1 空间阻塞分裂 CRISPR-Cas12a 系统的方案 ^[1]

多场景适配，灵敏度媲美高端仪器

研究团队将该系统成功应用于多种检测任务：
检测丙烯酰胺（食品中的致癌物）：检测限10 nM
检测生物素（维生素B7）：灵敏度达10 nM，1小时内完成
检测m6A（RNA甲基化修饰）：检测限1 nM，区分度极高
检测谷胱甘肽（细胞内抗氧化物）：最低检测20 pM，优于现有商业试剂盒
实现细胞内实时成像：用脂质体递送CRISPR体系至细胞，实现GSH水平动态观察

此外，该平台还可通过一种“1nt DNA延伸策略”，将多种小分子（如叶酸、普鲁霉素、5-甲基胞嘧啶）接入CRISPR体系，极大拓展了可检测目标的范围与兼容性。

操作简化，无需高端设备，适合临床与基层推广

不同于GC-MS等昂贵复杂设备，SBS-Cas系统只需标准荧光PCR仪即可完成检测，样本处理简便，便于推广至：
医院：临床代谢物或标志物即时监测
农残检测：识别土壤或农产品中有害残留
食品安全：如生物素、丙烯酰胺、GSH等动态成分监控
科研：表观遗传标志物（m6A）及其细胞成像应用

结语：小分子检测新时代的“万能钥匙”

SBS-Cas系统的诞生，让CRISPR从“基因剪刀”成功转型为“分子侦探”。它为临床诊断、食品安全、环境监测打开了新的可能，也为更多非核酸靶标的检测提供了通用策略。下一步，期待该平台向现场快速检测、智能传感器集成迈进。

参考文献：[1] Hu, H., Guo, S., Li, Y. et al. Spatially blocked split CRISPR-Cas12a system for ultra-sensitive and versatile small molecule activation and detection. Nat Commun 16, 5035 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-60265-8

来源：微生物安全与健康网，作者~高翔。