在分子诊断领域，基于CRISPR-Cas13a的RNA检测技术凭借高特异性、操作简便的核心优势，成为科研与临床应用的研究热点。Cas13a可精准识别靶RNA并被激活，并启动强烈的trans-cleavage活性，从而切割报告RNA分子并输出信号。然而，如何在无需PCR预扩增的条件下实现超高灵敏度检测，始终是CRISPR诊断平台亟待突破的关键难题。
近日，澳大利亚新南威尔士大学研究团队在《npj Biosensing》（Nature子刊）上发表重磅成果：《Autocatalytic Cas13a biosensor enabled by RNA-nanocircles for ultrasensitive RNA detection》。
该团队通过巧妙的结构工程创新，提出了一种基于RNA-Nanocircle的自催化Cas13a检测体系，成功将传统的线性信号响应转变为指数级信号放大，为无扩增条件下的超高灵敏度RNA检测提供了全新的解决方案。
从Cas13a固有机制出发
打造自催化放大核心设计
研究团队首先对Cas13a针对不同RNA结构的响应差异进行了系统分析。研究发现，双链RNA（dsRNA）更容易激活Cas13a，而激活后的Cas13a更倾向于切割单链RNA区域。这一“激活偏好”和“切割偏好”的结构差异，为构建可控放大模块提供了理论基础。基于这一核心机制，研究团队设计了RNA-Nanocircle结构，使其在特定条件下被切割后释放出更强的激活分子，从而触发级联反应，形成自催化放大循环。
图1. 自催化Cas13a检测机制示意图
展示靶RNA激活Cas13a、Cas13a切割RNA-Nanocircle、释放线性dsRNA并进一步激活更多Cas13a的自催化循环机制。
精准设计RNA-Nanocircle结构
实现环状RNA高效构建
RNA-Nanocircle由一段环状单链RNA（circRNA）与一段短互补RNA退火形成局部双链区构成。完整结构在初始状态下对Cas13a激活能力较弱，能够有效抑制背景信号的产生。而高品质环状RNA的成功构建，更是该体系实现结构稳定性与功能可控性的核心关键。
图2. 环状RNA构建与电泳验证
通过电泳分析验证circRNA成功构建及其与线性RNA迁移行为差异。
本研究中，用于构建RNA-Nanocircle的DNA与RNA寡核苷酸均由赛索飞生物合成，其高纯度与序列准确性，为后续的RNA结构工程改造与体系功能验证提供了坚实的基础保障。
全面验证自催化放大性能
实现aM级别无扩增检测
在完成结构设计与构建后，研究团队进一步对自催化体系的信号输出模式与灵敏度进行了验证。
图3. 自催化体系与传统Cas13a信号动力学比较
显示自催化体系相较传统体系具有更快速、更显著的信号放大趋势。
进一步实验结果表明，该体系在无需扩增条件下实现了极低浓度RNA检测。
图4. RNA-Nanocircle体系的检测灵敏度
展示该体系在aM级别的检测能力，验证指数级放大效果。
拓展临床诊断应用场景
彰显RNA结构工程的应用潜力
为验证该体系的实际应用价值，研究团队将其应用于血浆样本中miRNA-21的检测，实验结果与qPCR检测趋势高度一致，充分证明了该体系在复杂生物样本中检测的可靠性与准确性，展现出广阔的临床诊断应用前景。
此研究不仅实现了CRISPR检测体系的性能提升，更体现了RNA结构工程在分子诊断领域的应用潜力。环状RNA不再只是天然转录产物的研究对象，而正在成为可编程结构单元与功能模块。
高品质的circRNA具备优异的结构稳定性、耐核酸酶能力以及构象可控性，使其成为构建动态放大网络的重要材料。赛索飞生物深耕于环状RNA与定制RNA合成技术，持续优化合成工艺与设计方案，为RNA结构工程、CRISPR检测以及分子诊断研究提供稳定可靠的技术支持与产品保障。
高品质环状RNA赋能生物技术
开启检测体系设计新范式
RNA-Nanocircle驱动的自催化Cas13a检测体系，为无扩增超高灵敏度RNA检测打造了全新的设计范式。研究团队通过结构工程的创新策略，成功将环状RNA转化为功能放大模块，展示了RNA材料在分子诊断中的创新潜力。高品质circRNA的结构稳定性与可设计性，正是实现这一自催化放大机制的重要基础。
未来，赛索飞生物将持续完善RNA合成与结构优化技术，不断提升产品品质与技术服务能力，为科研工作者的创新研究与生物技术的转化应用提供坚实可靠的支持，助力更多结构工程的创新方案从实验室走向实际应用，推动分子诊断与生物技术领域的高质量发展。