近日，浙江大学动物医学中心彭大鹏教授团队在国际期刊《Talanta》（Q1，IF=6.7）发表题为“Programmable nuclease-based biosensors for food safety: Recent advances and perspectives”的综述论文。华中农业大学博士研究生杨鸿飞、浙江大学硕士研究生易轩为论文共同第一作者，浙江大学彭大鹏教授为论文通讯作者。
文章围绕可编程核酸酶驱动的食品安全生物传感技术，系统梳理了该领域近年来的研究进展，重点总结了CRISPR/Cas、Argonaute（Ago）等可编程核酸酶的分子识别与信号转换机制，以及其与核酸扩增、纳米材料和多模式信号输出等技术融合形成的新型检测策略，并进一步分析了当前技术从实验室研究迈向快速、便携、智能化食品安全监测过程中面临的关键问题和未来发展方向。
食品安全关系公共健康和食品产业高质量发展。食源性致病微生物、真菌毒素、农兽药残留以及非法添加物等危害因素种类复杂、来源多样，对快速、灵敏和现场化检测提出了更高要求。传统培养、色谱、免疫分析和核酸检测技术虽然已广泛应用于食品安全检测，但部分方法仍存在检测周期较长、依赖大型仪器设备和专业操作人员等局限。因此，发展兼具高特异性、高灵敏度、快速响应和现场检测能力的新型分析技术，是当前食品安全检测领域的重要研究方向。
可编程核酸酶能够在向导核酸的引导下对特定DNA或RNA序列进行精准识别和切割，具有良好的序列可编程性和分子识别能力，为构建新一代生物传感器提供了重要工具。其中，CRISPR/Cas系统依靠向导RNA实现靶标识别，并可利用部分Cas蛋白被激活后的旁切活性实现信号放大；Ago蛋白则可在向导DNA或RNA的介导下完成特异性核酸识别与切割，在稳定性、可编程性及多靶标分析等方面展现出独特潜力。不同核酸酶体系所具有的差异化识别和催化特性，使其能够针对不同食品安全检测场景进行灵活设计。
该综述系统总结了可编程核酸酶生物传感器的基本构建策略及其在食品安全检测领域的应用进展。在靶标检测方面，通过将核酸适配体、抗体及其他分子识别元件与可编程核酸酶相结合，检测对象已由传统核酸靶标逐步拓展至食源性致病菌、病毒、毒素、化学污染物等多种食品安全危害因子。借助核酸扩增及靶标—核酸信号转换策略，非核酸类食品危害物也能够进一步转化为可被核酸酶识别的信号，从而拓展可编程核酸酶技术的应用边界。
在检测性能提升方面，文章重点讨论了可编程核酸酶与聚合酶链式反应、等温核酸扩增等前置放大技术的协同，以及荧光、比色、电化学、表面增强拉曼散射等多种信号输出方式。不同技术模块的组合能够进一步提高低丰度目标的检测灵敏度，并推动检测体系由传统实验室仪器分析向便携式、可视化和现场快速检测发展。同时，通过合理设计不同核酸酶及报告探针体系，多种食品安全风险因子的同步分析也逐渐成为可能，为复杂食品样品的高通量筛查提供了新的技术路径。
文章进一步指出，尽管可编程核酸酶生物传感技术近年来发展迅速，但其真正应用于食品生产、加工和流通环节仍面临一系列挑战。例如，复杂食品基质可能影响核酸酶活性和检测信号；部分检测体系仍需核酸提取或预扩增步骤；不同核酸酶在反应温度、切割活性和靶序列要求方面存在差异；多重检测中的信号串扰及标准化问题仍有待解决。此外，如何进一步降低检测成本、简化操作流程并提升检测系统在真实食品样品中的稳定性和重复性，也是推动该技术实际应用的重要环节。
针对这些问题，文章对下一代可编程核酸酶食品安全生物传感器的发展方向进行了展望。未来，通过蛋白质工程进一步挖掘和改造新型核酸酶，有望获得活性更高、环境适应性更强的分子工具；结合微流控、纳米材料和一体化样品处理技术，可推动“样品输入—靶标识别—信号输出”全过程集成；借助智能手机和便携式检测设备，则有望实现检测结果的快速读取与现场分析。在此基础上，人工智能辅助的序列设计、信号解析和多维数据处理还可能进一步提升检测体系的设计效率和多重分析能力。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.talanta.2026.130662
