微小核糖核酸(miRNA)是一類短鏈非編碼RNA，在基因調控中發揮一系列關鍵作用。2024年諾貝爾生理學或醫學獎授予美國科學家Victor Ambros和Gary Ruvkun，以表彰他們發現了miRNA及其在轉錄后基因調控中的作用。研究表明，異常的miRNA表達往往是由多種癌癥類型的基因畸變引起的，并通過靶基因表達的失調在癌癥的發生、發展中發揮作用。因此，許多miRNA與腫瘤的發病機制密切相關，包括細胞增殖、侵襲等。miRNA診斷模型的建立有助于早期檢測多種高風險的癌前病變。
近期，蘇州醫工所繆鵬課題組通過環張力促進的疊氮-炔環加成反應(SPAAC)輔助三維DNA納米結構的調控，并進一步開發了新型的miRNA檢測方法(圖1)。首先設計了5條單鏈DNA用于組裝DNA截錐體納米結構。通過序列末端巰基修飾可將其底部牢固地結合在金電極表面；其頂端序列與目標miRNA序列結合并被雙鏈特異性核酸酶(DSN)降解，進而激活該納米結構的三條側鏈與P1進行SPAAC反應。SPAAC是一種無金屬無酶輔助的疊氮化物和環辛基類炔烴之間的點擊反應，具有高選擇性和生物正交特性，因此非常適合在DNA納米結構的離散位點上進行連接反應。生成的三條長單鏈自發折疊為莖環結構，縮短了P1末端修飾的二茂鐵與電極之間的距離，有效提升了電化學響應(圖2)。該
傳感器利用三維DNA納米結構進行目標序列的高效分子識別，進一步利用酶促反應與SPAAC點擊化學反應調控DNA納米結構，實現電化學信號放大。該傳感器具有極高的靈敏度，此外在生物樣本測試中表現出高度的特異性和穩定性(圖3)，具有廣闊的應用前景。
圖1 SPAAC輔助DNA納米結構轉換及DSN酶促信號放大示意圖
圖2 電極修飾的電化學表征及莖環結構信號增強效應
圖3 基于三維DNA納米結構轉換及點擊化學的miRNA電化學傳感器性能結果
相關結果已發表在Nano Letters上(中國科學院一區)。論文第一作者為碩士研究生王婷婷，通訊作者為繆鵬研究員。該工作得到了國家自然科學基金(82272119)的資助。
