Forskere udvikler en ny cirkulerende tumor-DNA-biosensor

Nukleinsyreanalyse bruges hovedsageligt til påvisning af patogener, genetisk sygdomsidentifikation og tidlig kræftdiagnose. For eksempel kan kvantitativ analyse af cirkulerende tumor-DNA (ctDNA), et frit DNA-fragment afledt af maligne celler, som bærer tumorspecifikke sekvensændringer, hjælpe med at opnå rigelig information om tumorer, herunder genpunktmutation, genomintegritet. Derfor betragtes ctDNA som en personlig tumormarkør og spiller en nøglerolle i cancerdiagnose og malignitetsevaluering.

Miao Pengs gruppe fra Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) under det kinesiske videnskabsakademi har for nylig udviklet en elektrokemisk DNA-nanomaskine baseret på looped bipedal DNA-gangreaktion til meget følsom analyse af nukleinsyrer. Relevante resultater blev offentliggjort i ACS Central Science .

Miao og hans team byggede en pH-kontrollerbar intermolekylær triple helix DNA-nanostruktur mellem DNA-proberne A og B gennem sekvensdesign og konstruerede derefter en fornyelig modificeret elektrodegrænseflade.

De designede en enkel, men effektiv strengforskydnings-amplifikationsstrategi til at amplificere informationen om en målsekvens. "Ved integrationen af ​​primer og skabelon i en enkelt hårnålestruktureret DNA-probe blev reaktionshastigheden effektivt forbedret," sagde Miao.

I nærvær af en målsekvens kunne et stort antal enkeltstrengede DNA-produkter fremstilles.

Desuden udviklede de en ny sløjfet bipedal DNA-gangstrategi. De to sløjfer af håndvægtsstruktureret DNA-probe indeholdt DNAzyme-sekvenser, som ikke kunne reagere med sporstrengene ved elektrodegrænsefladen til at begynde med (inaktiveret tilstand).

Når det blev aktiveret af det enkeltstrengede DNA produceret ved ovennævnte strengforskydningsamplifikation, blev der dannet en løkkestruktureret DNA-probe fra håndvægtsprobe. De tobenede rollatorer blev aktiveret til yderligere interaktion med sporstrengene ved elektrodeoverfladen, hvilket inducerede ændringerne af elektrokemisk respons.

Baseret på den udviklede metode kunne 2,2 aM (ca. 1,3 kopi/μL) følsomhed realiseres under optimerede eksperimentelle forhold, ifølge deres resultater. "Denne metode viser god selektivitet," sagde Miao.

De kliniske serumprøver og halspodningsprøver blev yderligere testet og verificeret.

Gennem analysen af ​​unormale elektrokemiske signaler kan de tilsvarende patienter effektivt identificeres fra de raske kontrolgrupper, ifølge Miao.

Strategien giver også en hurtig og følsom ny måde at påvise DNA-markører for akutte infektionssygdomme. + Udforsk yderligere

Forskere udvikler nye DNA-logiske kredsløb