西安建大化工学院青年教师于莎在分析化学领域国际顶级期刊《Analytical Chemistry》发表学术论文

建大新闻网讯    近日，化学与化工学院青年教师于莎利用DNA纳米技术开发了一种高性能DNA电化学传感器并实现了microRNAs的超灵敏检测。研究成果“An Ultrasensitive Electrochemical Biosensor Integrated by Nicking Endonuclease-Assisted Primer Exchange Reaction Cascade Amplification and DNA Nanospheres-Mediated Electrochemical Signal Enhanced System for MicroRNA Detection（一种集成了核酸内切酶辅助的引物交换反应级联扩增和DNA纳米球介导的电化学信号增强系统的超灵敏电化学传感器用于microRNA的检测）”以全文形式在分析化学领域国际顶级期刊Analytical Chemistry（分析化学，2022年影响因子：8.008，SCI一区，TOP期刊）发表。本论文通讯作者是我校雁塔学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者南京大学朱俊杰教授，化工学院青年教师于莎为该论文的第一作者，西安建筑科技大学为第一完成单位。

MicroRNAs（miRNAs）的高特异性和高灵敏性检测对癌症的早期精确诊断至关重要。近年来，基于核酸酶辅助靶标扩增策略的电化学检测方法在miRNAs的高效检测方面备受关注。然而，单一核酸酶驱动的扩增系统存在引物设计复杂、扩增效率和稳定性有限等问题。此外，电化学信号输出强度往往受限于工作电极的有效面积。因此，开发多种核酸酶联合驱动的级联扩增策略和高强度的电化学信号输出系统是提高miRNAs检测灵敏度的重要途径。

在此，作者将Nicking内切酶辅助的引物交换反应（PER）级联扩增策略和DNA纳米球（DNS）介导的电化学信号增强系统有机结合，构建了一种超灵敏的DNA电化学生物传感器用于miRNAs的高效检测。级联扩增系统是由Nicking内切酶启动的，该内切酶可以切割特定的DNA底物，并快速将靶标miRNA（miR-21）翻译为大量的单链DNA片段（sDNA）。随后，在链置换聚合酶的驱动下，通过sDNA触发哑铃状PER探针产生大量新生的单链连接DNA （cDNA），从而完成miR-21的高效扩增。最后，通过cDNA将负载大量电活性物质的DNS（RuHex-DNS）捕获在电极上，进一步增强电化学信号输出强度和miR-21检测的灵敏度。

核酸酶辅助的PER级联扩增技术用于microRNA超灵敏电化学检测示意图

该电化学生物传感器检测范围宽（1 aM-0.1 nM）且检测限低至0.58 aM，与同类型DNA电化学传感器相比具有显著的优势。此外，该传感器优异的选择性使其能够从其他miRNAs中区分miR-21，甚至是单碱基错配序列。研究还通过对人血清和不同癌细胞裂解液中miR-21表达量的分析进一步探究了该电化学生物传感器的实用性。该成果可为与miRNAs相关疾病的早期检测和分子诊断等研究提供重要参考。

论文链接：doi.org/10.1021/acs.analchem.2c03015

文字、图片：化工学院    于莎