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基于发夹探针激活CRISPR-Cas12a系统的方法及其应用技术方案

技术编号:40658064 阅读:4 留言:0更新日期:2024-03-18 18:49
本发明专利技术公开了一种基于发夹探针激活CRISPR‑Cas12a系统的方法,包括以下步骤:制备发夹探针;将crRNA和Cas12a蛋白混合后,加入反应缓冲液、发夹探针、F‑Q探针、核糖核酸酶抑制剂混匀,最后加入靶miRNA,孵育后终止酶反应;所述发夹探针的环部区域为miRNA的识别域,茎部区域为crRNA的结合域,所述发夹探针中无PAM序列;当靶miRNA与所述发夹探针的环部区域杂交后,引发crRNA与发夹探针的茎部区域相结合,从而激活CRISPR‑Cas12a系统的顺式和反式剪切活性。本发明专利技术通过设计一种不含PAM序列的发夹探针作为CRISPR‑Cas12a的触发底物,在靶miRNA存在时,通过CRISPR/Cas12a系统激活的反式剪切活性剪切荧光信号探针,可实现一步反应对miRNA的快速、灵敏检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于发夹探针激活crispr-cas12a系统的方法及其应用,属于基因检测及分子诊断领域。


技术介绍

1、microrna(mirna)是一种由18-24个核苷酸组成的短链非编码rna,在多种癌症的发生发展中发挥着重要的作用。大量研究发现在癌症中mirna普遍异常表达或特定类型的mirna异常表达,以及参与癌症对各种治疗耐药性的形成;且证明了mirna在癌症诊断、药物疗效监测及预后评估中作为生物标志物的潜力,因此,快速、灵敏、准确检测mirna具有重要的临床价值。目前,mirna定量检测方法主要采用实时荧光定量pcr(qrt-pcr)技术,但由于mirna序列短,通常采用茎环法或者加尾法对其进行逆转录获得cdna之后,再结合荧光定量pcr对其进行检测,所以该方法存在引物设计困难、操作步骤繁琐和耗时长等缺点。近年来,多种等温核酸扩增技术被引入mirna检测方法的开发,虽在一定程度上满足了短链mirna检测的需求,但这些方法在准确性上难以与传统rt-pcr技术相媲美,因此,未能发展为临床适用的mirna检测方法。

2、crispr系统已成为基因编辑、转录调控和分子诊断的强大工具。其中,crispr-cas12a系统是最具影响力和最有前途的crispr-cas系统之一。crispr-cas12a系统可对剪切靶点上游含特定tttn序列(pam序列)的双链dna(dsdna)进行识别和顺式剪切活性,同时启动高效的反式剪切活性,即无差别剪切单链dna(ssdna)。dsdna激活crispr-cas12a系统的顺式/反式剪切活性机制如下:首先,cas12a蛋白的氨基酸残基通过氢键和范德华力与dsdna的pam序列相结合。随后,cas12a蛋白的解旋酶活性被激活,导致dsdna不稳定并解旋,然后crrna的可编程间隔序列与不稳定的dsdna上靶标链(ts)杂交,进而激活crispr-cas12a系统的顺式/反式剪切活性。由于传统的dsdna激活模式需要pam序列,因此,极大限制了crispr-cas12a系统应用的通用性。

3、综上,亟待发展一种无pam限制激活crispr-cas12a系统的模式,并应用于构建快速、灵敏、准确检测mirna的方法。


技术实现思路

1、本专利技术提供了一种基于发夹探针激活crispr-cas12a系统的方法,利用靶mirna与发夹探针一步杂交链置换反应即可高效激活crispr-cas12a系统,由此实现免pam序列识别的直接、快速、灵敏检测mirna。

2、为达到上述目的,本专利技术所采用的技术方案是:一种基于发夹探针激活crispr-cas12a系统的方法,包括以下步骤:制备发夹探针;将crrna和cas12a蛋白混合后,加入反应缓冲液、发夹探针、f-q探针、核糖核酸酶抑制剂混匀,最后加入靶mirna,孵育后终止酶反应;所述发夹探针的环部区域为mirna的识别域,茎部区域为crrna的结合域,所述发夹探针中无pam序列;当靶mirna与所述发夹探针的环部区域杂交后,引发crrna与发夹探针的茎部区域相结合,从而激活crispr-cas12a系统的顺式和反式剪切活性。

3、优选地,所述发夹探针通过95℃,5min退火制备得到。孵育后终止酶反应具体为:在37℃下孵育45min,然后在65℃下孵育10min终止酶反应。

4、本专利技术还提供了一种mir-21检测试剂盒,包含crrna、cas12a蛋白、反应缓冲液、发夹探针以及f-q探针,所述发夹探针的环部含有与靶标mirna特异性识别的核苷酸序列,所述发夹探针的茎部含有与crrna特异性结合的核苷酸序列;所述发夹探针中不含有pam序列。

5、优选地,所述发夹探针和crrna浓度均为25nm,所述f-q探针浓度为500nm,所述反应缓冲液为nebuffer 3。

6、优选地,所述发夹探针的核苷酸序列如seq id no.2至seq id no.10任意一项所示。

7、优选地,所述crrna序列如seq id no.1所示。

8、优选地,所述f-q探针为修饰有fam荧光基团和bhq1猝灭基团的ssdna,序列为fam-ttatt-bhq1,被激活的crispr-cas12a系统反式剪切后,荧光信号恢复。

9、本专利技术通过设计发夹探针作为crispr-cas12a系统的触发底物,实现了无pam序列激活crispr-cas12a系统的顺式剪切和反式剪切活性,同时无需繁琐逆转录等前处理步骤,实现一步反应对mirna的快速、灵敏检测。本专利技术利用免pam序列识别的发夹探针激活crispr-cas12a系统,并扩展到mirna检测的应用,具有设计简单、一步操作即可完成mirna检测的优点。

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【技术保护点】

1.基于发夹探针激活CRISPR-Cas12a系统的方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述方法,其特征在于:所述发夹探针通过95℃,5-10min退火制备得到。

3.如权利要求1所述方法,其特征在于,孵育后终止酶反应具体为:在37℃下孵育45min,然后在65℃下孵育10min终止酶反应。

4.一种miR-21检测试剂盒,其特征在于:包含crRNA、Cas12a蛋白、反应缓冲液、发夹探针以及F-Q探针,所述发夹探针的环部含有与靶标miRNA特异性识别的核苷酸序列,所述发夹探针的茎部含有与crRNA特异性结合的核苷酸序列;所述发夹探针中不含有PAM序列。

5.根据权利要求4所述miR-21检测试剂盒,其特征在于:所述发夹探针和crRNA浓度均为25nM,所述F-Q探针浓度为500nM。

6.根据权利要求4所述miR-21检测试剂盒,其特征在于:所述反应缓冲液为NEBuffer3。

7.根据权利要求4所述miR-21检测试剂盒,其特征在于:所述发夹探针的核苷酸序列如SEQ ID NO.2至SEQ ID NO.10任意一项所示。

8.根据权利要求4所述miR-21检测试剂盒,其特征在于:所述crRNA序列如SEQ ID NO.1所示。

9.根据权利要求4所述miR-21检测试剂盒,其特征在于:所述F-Q探针为修饰有荧光基团和淬灭基团的单链DNA。

10.如权利要求1-3任意一项所述基于发夹探针激活CRISPR-Cas12a系统的方法,在生化电路、DNA反应网络中对生物分子检测的应用,所述应用为非疾病与诊断上的应用。

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【技术特征摘要】

1.基于发夹探针激活crispr-cas12a系统的方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述方法,其特征在于:所述发夹探针通过95℃,5-10min退火制备得到。

3.如权利要求1所述方法,其特征在于,孵育后终止酶反应具体为:在37℃下孵育45min,然后在65℃下孵育10min终止酶反应。

4.一种mir-21检测试剂盒,其特征在于:包含crrna、cas12a蛋白、反应缓冲液、发夹探针以及f-q探针,所述发夹探针的环部含有与靶标mirna特异性识别的核苷酸序列,所述发夹探针的茎部含有与crrna特异性结合的核苷酸序列;所述发夹探针中不含有pam序列。

5.根据权利要求4所述mir-21检测试剂盒,其特征在于:所述发夹探针和crrna浓度均为25nm,所...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵敏赵黎娜陈安懿
申请(专利权)人:重庆医科大学
类型:发明
国别省市:

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