东南大学 ：在超灵敏检测核酸生物传感器研究方面取得重要突破

近日，张春阳教授团队在超灵敏检测核酸生物传感器研究方面取得重要突破。相关成果以《Synchronous 3D-DNA walking-driven dual-color RNA aptamers lighting-up for label-free and attomolar profiling of multiple circRNAs in breast cancer》（同步三维DNA步行驱动双色RNA适配体点亮技术用于乳腺癌中多种环状RNA的无标记和阿摩尔水平的精准分析）为题发表在国际顶级学术期刊《Journal of the American Chemical Society》上。该传感器在乳腺癌从早期到晚期的各临床阶段均展现出优异的诊断准确性，为生物医学研究与临床诊断提供了重要的技术平台。

图1. 同步三维DNA步行驱动双色RNA适配体点亮技术用于乳腺癌中多种环状RNA的检测示意图。（图片来源于J. Am. Chem. Soc.）

核心挑战

环状RNA（circRNA）源自前体RNA的反向剪接事件，形成一类由外显子或内含子序列构成的共价闭合环状转录本，并通过多种分子机制在肿瘤的发生与发展进程中发挥关键作用。然而，由于circRNA具有跨物种的多样性及高度的序列同源性，实现多种circRNA的精确检测仍然面临重大挑战。目前可用于circRNA检测的方法普遍存在灵敏度较低、样品消耗量大、反应动力学缓慢以及引物设计复杂等问题，极大地限制了其进一步的应用。鉴于单一人类疾病往往涉及多种circRNA的异常表达，开发能够实现多重circRNA定量检测的技术，对于提升诊断准确性并指导个体化治疗具有重要意义。

研究成果

      本研究提出了一种基于同步三维DNA步行驱动的双色RNA适配体点亮策略，用于乳腺癌相关多种环状RNA（circRNA）的无标记、阿摩尔级超灵敏检测。该纳米传感器包含两对特异性捕获探针与挂锁探针。当靶标circRNA（circMTO1和circCDYL）存在时，可通过识别其反向剪接位点与捕获探针杂交，启动双链特异性核酸内切酶驱动的三维DNA行走，进而触发T7/T3 RNA聚合酶介导的滚环转录扩增，生成含重复序列的单链RNA产物（即Mango和MG适配体）。随后，TO1-biotin与MG染料分别结合相应适配体，产生显著增强的双色荧光信号。该传感器对circMTO1和circCDYL的检出限分别低至10.96 aM和17.78 aM，并可在单细胞水平定量不同细胞类型中的circRNA表达，有效区分乳腺癌细胞与正常细胞，以及乳腺癌组织与健康组织。重要的是，其在乳腺癌临床分期全谱范围内均表现出高诊断准确性：早期（I-II期）达91.1%，晚期（III-IV期）达99.4%，为生物医学研究与临床诊断提供了一个高价值的分析平台。

来源https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c18880

来源：东南大学化学化工学院