Abstract The clinical success of CRISPR therapies hinges on the safety and efficacy of Cas proteins. The Cas9 from Francisella novicida (FnCas9) is highly precise, with a negligible affinity for mismatched substrates, but its low cellular targeting efficiency limits therapeutic use. Here, we rationally engineer the protein to develop enhanced FnCas9 (enFnCas9) variants and broaden their accessibility across human genomic sites by ~3.5-fold. The enFnCas9 proteins with single mismatch specificity expanded the target range of FnCas9-based CRISPR diagnostics to detect the pathogenic DNA signatures. They outperform Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9) and its engineered derivatives in on-target editing efficiency, knock-in rates, and off-target specificity. enFnCas9 can be combined with extended gRNAs for robust base editing at sites which are inaccessible to PAM-constrained canonical base editors. Finally, we demonstrate an RPE65 mutation correction in a Leber congenital amaurosis 2 (LCA2) patient-specific iPSC line using enFnCas9 adenine base editor, highlighting its therapeutic utility.

Detection of pathogenic sequences or variants in DNA and RNA through a point-of-care diagnostic approach is valuable for rapid clinical prognosis. In recent times, CRISPR based detection of nucleic acids have provided an economical and quicker alternative to sequencing-based platforms which are often difficult to implement in the field. Here, we present FnCas9 Editor Linked Uniform Detection Assay (FELUDA) that employs a highly accurate enzymatic readout for detecting nucleotide sequences, identifying nucleobase identity and inferring zygosity with precision. We demonstrate that FELUDA output can be adapted to multiple signal detection platforms and can be quickly designed and deployed for versatile applications including rapid diagnosis during infectious disease outbreaks like COVID-19.### Competing Interest StatementD.C., S.M., M.A., R.P., A.S.A, D.S., N.S. and S.S. are authors in provisional patent applications that have been filed in relation to this work.