近期，我校生物工程学院吴群教授和聂尧教授针对CRISPR-Cas12a系统的crRNA设计新方法取得了重要进展，研究成果“Facilitating crRNA design by integrating DNA interaction features of CRISPR-Cas12a system”正式发表于《Advanced Science》杂志（IF：14.3）（https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202501269）。
近年来，CRISPR-Cas12a系统因其在体外核酸检测中的优异表现，广泛应用于医学诊断、食品加工、食品安全以及环境监测等领域。该系统通过识别特定核酸靶标，激活crRNA引导的反式切割活性，显著增强信号。然而，CRISPR-Cas12a作为RNA引导的核酸酶，其分子相互作用机制十分复杂。不同的crRNA序列和DNA靶标序列会显著影响这些相互作用，从而直接影响Cas12a反式切割活性，进而限制了CRISPR-Cas12a系统在体外核酸检测中的应用。因此，设计与优化crRNA序列是CRISPR-Cas12a系统在体外核酸检测应用中的关键。
传统的crRNA设计依赖于经验性与试错性实验分析，既费时又耗资源。为了解决这一问题，吴群教授和聂尧教授等人提出了一种结合分子动力学模拟和神经网络模型的新方法来预测不同crRNA的Cas12a反式切割活性。该方法整合了CRISPR-Cas12a系统中DNA的序列特征和分子相互作用特征，显著提高了预测准确性（R2= 0.9455）。通过特征值重要性分析，确定了影响Cas12a反式切割活性的关键序列特征。此外，该研究还建立了一个针对细菌、真菌、病毒等446个物种的crRNA序列文库，该文库可用于446个物种的CRISPR-Cas12a系统体外核酸检测（预测准确性Pearson’sr= 0.9328）。这项研究阐明了Cas12a/crRNA-DNA的分子相互作用机制，将促进CRISPR-Cas12a系统在快速核酸诊断中的应用。
我校吴群教授、聂尧教授和浙江省农业科学院王柳副研究员为论文的共同通讯作者，我校2022级博士生姚志豪为第一作者。上述研究得到了国家自然科学基金（32172175，32172307）等项目资助。
