近年来，新发病原体，如新冠病毒、流感病毒、中东呼吸系统综合征、埃博拉、寨卡等病原微生物对人类安全造成严重危害。PCR技术作为应对传染病防控的金标准检测技术尚面临耗时长、依赖于中心实验室、依赖于专业技术人员等一系列应用问题。因此，开发新型核酸检测技术用于提高传染性疾病防控能力是当前世界范围内的重要科学课题。

CRISPR/Cas系统是一种存在于细菌和古细菌中的适应性免疫系统，可用来抵抗外源遗传物质的入侵。作为近30来最重要的生物技术之一，CRISPR技术在基因编辑、分子诊断等领域广泛应用。在当前的研究进展中，将CRISPR/Cas识别和核酸等温扩增技术结合起来是最接近商业化使用的分子诊断方案。然而，因为CRISPR切割会破坏核酸等温扩增的模板，使得二者在单管、单步的检测中难以兼容。因此，大多数报道的基于CRISPR/Cas的核酸检测技术需要将核酸扩增过程和CRISPR/Cas检测过程分步进行。但是分步过程会涉及到反应试管的开盖和液体转移，使得检测步骤复杂化。另外，开盖操作很容易产生气溶胶污染，导致假阳性。因此，发展闭管的CRISPR检测方法是CRISPR分子诊断技术研究领域中一个非常关键的问题，也是影响它的商业化应用的一个关键瓶颈。

华南师范大学周小明课题组在前期曾开发了一种光控CRISPR技术来解决这个问题。在这一光控CRISPR检测策略中，通过设计一种修饰了光可切割连接子（PC-linker）的寡核苷酸与crRNA杂交，阻断CRISPR系统的识别和切割功能。光控一管法在时间维度上分离了核酸扩增和CRISPR反应，实现了封闭、单管、高灵敏度的核酸检测（PNAS, 2022, 119, e2202034119）。尽管光控CRISPR诊断技术的应用前景广阔，但现有的光控版本仍存在应用难题。例如，该方法需要优化沉默寡核苷酸和crRNA的比例，以实现crRNA的完全杂交和沉默。这一额外的杂交步骤使检测过程和未来冻干试剂的构建变得复杂。此外，基于crRNA杂交的沉默策略将阻止crRNA与Cas蛋白的预先结合，从而影响Cas蛋白/crRNA的稳定性。因此，迫切需要开发一种更直接的光控CRISPR检测方法，以实现简化的核酸检测。

近日，该课题组通过合成6-硝基哌啶氧基甲基（NPOM）修饰的CRISPR-Cas12a crRNA，进而开发了一种新型的光启动CRISPR-Cas12系统。在这一技术中，NPOM笼化的crRNA可阻止crRNA与靶DNA之间的沃森-克里克碱基配对，从而沉默CRISPR-Cas12活性。通过UV光诱导crRNA的脱笼化即可实现快速的活性恢复。与之前的光控CRISPR检测方法相比，当前的光启动策略有助于开发更加稳健的一管式CRISPR检测方法，具有更简单（使用与常规CRISPR检测相同的试剂制备流程）、更快（无需RNA杂交步骤）、更稳定（笼化crRNA不影响其与Cas12a的预先结合，从而提高试剂的稳定性）和更低成本（只需要一条笼化crRNA）的特点。

在对人类疱疹病毒EBV DNA样本和SARS-CoV-2 RNA样本的分析中，本研究方法展现出极快的检测速度，这表明该方法在核酸的临床快速检测中具有巨大潜力。此外，作者所展示其开发的便携式光控CRISPR检测装置，进一步证明了光控一管法的自动化发展前景。这一进展将有望加速推进CRISPR分子诊断技术在生物医学、农业和食品安全等领域的广泛应用。