Elektrokemisk avkänningsstrategi baserad på looped bipedal DNA walking. Kredit:Miao et al.
Nukleinsyraanalys används främst vid patogendetektion, genetisk sjukdomsidentifiering och tidig cancerdiagnostik. Till exempel kan kvantitativ analys av cirkulerande tumör-DNA (ctDNA), ett fritt DNA-fragment som härrör från maligna celler som bär tumörspecifika sekvensförändringar, hjälpa till att få riklig information om tumörer, inklusive genpunktsmutation, genomintegritet. Därför anses ctDNA som en personlig tumörmarkör och spelar en nyckelroll i cancerdiagnostik och malignitetsutvärdering.
Miao Pengs grupp från Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) vid den kinesiska vetenskapsakademin har nyligen utvecklat en elektrokemisk DNA-nanomaskin baserad på slingad bipedal DNA-gångreaktion för mycket känslig analys av nukleinsyror. Relevanta resultat publicerades i ACS Central Science .
Miao och hans team byggde en pH-kontrollerbar intermolekylär trippelhelix-DNA-nanostruktur mellan DNA-sonderna A och B genom sekvensdesign och konstruerade sedan ett förnybart modifierat elektrodgränssnitt.
De utformade en enkel men effektiv amplifieringsstrategi för strängförskjutning för att amplifiera informationen om en målsekvens. "Genom integreringen av primer och mall i en enda hårnålsstrukturerad DNA-sond förbättrades reaktionshastigheten effektivt", sa Miao.
I närvaro av en målsekvens kunde ett stort antal enkelsträngade DNA-produkter produceras.
Dessutom utvecklade de en ny looped bipedal DNA-gåstrategi. De två slingorna av hantelstrukturerad DNA-sond innehöll DNAzyme-sekvenser, som inte kunde reagera med spårsträngarna vid elektrodgränssnittet initialt (inaktiverat tillstånd).
När den aktiverades av det enkelsträngade DNA som producerats av ovanstående strängförskjutningsamplifiering, bildades en ögla strukturerad DNA-sond från hantelsond. De tvåfota rullatorerna aktiverades för ytterligare interaktion med spårsträngarna vid elektrodytan, vilket inducerade förändringar av elektrokemisk respons.
Baserat på den utvecklade metoden kunde 2,2 aM (ca 1,3 kopia/μL) känslighet realiseras under optimerade experimentella förhållanden, enligt deras resultat. "Denna metod visar god selektivitet", sa Miao.
De kliniska serumproverna och svalgproverna testades och verifierades ytterligare.
Genom analys av onormala elektrokemiska signaler kan motsvarande patienter effektivt identifieras från de friska kontrollgrupperna, enligt Miao.
Strategin ger också ett snabbt och känsligt nytt sätt att upptäcka DNA-markörer för akuta infektionssjukdomar. + Utforska vidare
