Новая эра ранней диагностики заболеваний: высокочувствительный биосенсор на основе ДНК-наноструктур

31.10.2024 23:28:00 | iXBT.com

Новая стратегия обнаружения микроРНК, основанная на лигировании алкин-азидного циклоприсоединения (SPAAC) с помощью дезинтеграции наноструктур ДНК, была разработана исследователями из Института биомедицинской инженерии и технологий Сучжоу (SIBET) Китайской академии наук. Эта технология может значительно улучшить раннюю диагностику и прогнозирование заболеваний, поскольку микроРНК являются ценными биомаркерами, тесно связанными с патогенезом опухолей и другими патологическими процессами.

В основе новой стратегии лежит трёхмерная усечённая треугольная пирамида ДНК (TPF), разработанная под руководством профессора Мяо Пэна. Эта наноструктура ДНК служит каркасом для распознавания цели, обеспечивая три одноцепочечных боковых края для последующих структурных переходов ДНК. В присутствии целевой микроРНК дуплекс-специфическая нуклеаза (DSN) используется для расщепления одноцепочечной ДНК в верхней части ДНК TPF, что приводит к восстановлению ДНК-треугольника и последующему лигированию SPAAC для локализации нескольких сигнальных цепей.

Иллюстрация лигирования SPAAC с помощью дезинтеграции ДНК-наноструктур и усиления сигнала DSN. Источник: SIBET

SPAAC — это клик-реакция без металла и фермента между азидами и циклооктиалкинами, которая обладает высокой селективностью и биологической ортогональностью. Эта реакция идеально подходит для лигирования дискретных участков ДНК-наноструктур, позволяя создавать высокочувствительные электрохимические биосенсоры. Благодаря конструкции боковых краёв ДНК-ТПФ возможно образование множественных шпилек с ферроценами, что сокращает расстояние между электрохимическими частицами и электродом, обеспечивая высокую чувствительность и воспроизводимость.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Nano Letters, демонстрируют высокую эффективность новой стратегии. Клинические применения показали хорошую стабильность, что делает эту технологию перспективной для дальнейшего развития ДНК-нанотехнологий и их применения в клинической химии.

«Наша новая стратегия обнаружения микроРНК основана на интеграции ДНК-наноструктур и химии, что может значительно улучшить раннюю диагностику и прогнозирование заболеваний. Мы надеемся, что наша работа вдохновит на дальнейшие разработки в этой области и поможет создать более эффективные методы диагностики и лечения различных заболеваний», — заявил профессор Мяо Пэн.

Открытие микроРНК, за которое была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине 2024 года, подчёркивает важность этих биомаркеров в медицине. Новая стратегия обнаружения микроРНК, разработанная исследователями из SIBET, может стать значительным шагом вперёд в использовании микроРНК для ранней диагностики и прогнозирования заболеваний, что может привести к улучшению качества жизни пациентов и снижению смертности от различных патологий.

Подробнее