2025年2月24日，检验医学院谢国明教授团队、陈婷梅教授团队联合附属第一医院神经外科杨刚教授团队在国际知名期刊Nucleic Acids Research发表了题为Regulation of CRISPR trans-cleavage activity by an overhanging activator的研究论文。

CRISPR/Cas12a系统作为新一代基因编辑工具，已在基因组工程、分子诊断、基因治疗等生物医学领域展现出巨大应用潜力。然而，随着应用场景的不断拓展，其固有的激活特性逐渐显现出调控维度单一、时空可控性不足等局限性。值得关注的是，生物体内诸多精密调控过程（如代谢调节、信号转导等）均通过多层级调控网络实现酶活性的时空特异性激活，这一启示为CRISPR系统的人工调控提供了新思路。当前，如何建立时间维度上的精准调控策略，实现Cas12a反式切割活性（trans-cleavage activity）的可编程控制，仍是制约其应用的关键科学问题。

在本研究中，研究人员创新性地提出基于悬垂结构域（overhang domain）的时空调控新策略。通过系统分析悬垂结构域的空间位点、序列长度及碱基互补性等参数，成功构建了具有自发延迟激活特性的Cas12a系统。该策略在单链激活（ssDNA）和双链激活（dsDNA）双模式下均展现出优异的调控性能，实现了：1）酶活动力学的精准时控；2）ATP等生物分子的程序化释放；3）多输入逻辑门运算；4）通用型酶检测平台的构建。这种调控策略不仅为CRISPR工具箱增添了时空控制新维度，更在分子诊断（可编程检测）、智能药物递送（刺激响应型释放）及合成生物学（动态调控网络构建）等领域展现出广阔的应用前景。

我院谢国明教授、陈婷梅教授以及附属第一医院神经外科杨刚教授为该论文的共同通讯作者，我院硕士研究生殷娜、博士研究生余红艳、博士后张力是论文的共同第一作者。该项目得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目的资助。

全文链接：https://academic.oup.com/nar/article/53/4/gkaf117/8039165