PIWI蛋白相互作用RNA（piRNAs）是一类复杂的非编码小RNA，它与PIWI蛋白特异性相互作用，在生殖系发育和体细胞组织中发挥重要作用。最近piRNAs的异常表达在多种恶性肿瘤中被发现，并与癌症特征相关。目前分析piRNAs的方法几乎限于RT-qPCR和二代测序，其它检测手段亟待开发。近日，南方医科大学药学院段文军副教授团队开发了一种基于催化发夹自组装（Catalytic hairpin assembly, CHA）恒温扩增的核酸定量分析方法，可用于直接检测人血浆标本中外泌体内疾病标志物piRNA和miRNA的水平，区分它们在病人与健康人中的表达差异，从而进行疾病液体活检。该工作以“A universal catalytic hairpin assembly system for direct plasmabiopsy of exosomal PIWI-interacting RNAs and microRNAs”为题发表在Anal Chim Acta杂志上(2022, 1;1192:339382)。陈金香与南方医院检验科教授郑磊为共同通讯作者，南方医科大学硕士研究生张丽敏和高庆新为共同第一作者。
针对液体活检中需要多标志物检测从而提高诊断准确性的需求，研究者设计了一种包括三个DNA发夹结构H0, H1, H2的探针系统，可以通用在不同长度、不同序列的piRNA和miRNA的定量分析。在典型的包含两个发夹结构的CHA核酸检测体系中，H1与H2需根据靶标核酸的序列和长度进行设计，每改变一个靶标，两个发夹探针的序列就要重新设计和合成，增加了预实验工作量。不同体系的反应最佳条件也不尽相同，需分别试验探索，从而增加了时间、试剂和人力成本。该系统的优势在于：H1和H2为有荧光标记的固定序列的通用发夹结构，而启动H1打开、并进行后续发夹组装扩增的那一段固定序列，则被巧妙地包含在茎环结构H0的茎部分中，当H0被微量靶标piRNA或miRNA打开后即可催化H1与H2的自组装扩增反应，形成荧光共振能量转移报告信号。H0的环部分只需设计成检测靶标核酸的互补序列，规则简单。通用催化发夹组装系统的构成及其检测血浆外泌体中piRNA/miRNA的原理示意图 应用这个通用系统，在相同的最佳实验条件下，研究者对溶液体系中3种piRNA和3种miRNA进行分析，发现检测限可达到pM级， 可检出106 颗/ μL乳腺癌MCF-7细胞源外泌体中的piR-651和miR-1246。应用该通用体系对不同乳腺癌患者进行血液活检，可依据血浆外泌体中的piR-651或miR-1246的表达水平独立地区分乳腺癌组( n=21)和健康组(n=13), 敏感性高，特异性强，受试者工作曲线下面积(AUC)分别达到0.978和0.989；如果组合两种核酸表达水平作为诊断标志，则准确度更高，AUC达到1。该方法可简单、高效地对外泌体中的多种小RNA标志物进行分析，特别是对另一类重要的外泌体中包含的非编码核糖核酸piRNA的成功分析，突破了现有单一的逆转录定量PCR和二代测序的检测方法。 Auniversal catalytic hairpin assembly system for direct plasma biopsy ofexosomal PIWI-interacting RNAs and microRNAs. Anal Chim Acta. 2022. 1192:339382.外泌体资讯网 Anal Chim Acta | 南方医科大学药学院段文军副教授团队：外泌体中PIWI蛋白相互作用RNA的血浆活检新策略
