MicroRNAs (miRNAs)是一类具有18-24个核苷酸的单链非编码RNAs，通过抑制mRNA翻译作为众多生理过程的调节剂。miRNAs的异常表达水平与包括癌症在内的各种病理情况有关，因此，一些特定的miRNAs被确定为癌症诊断和预后的生物标志物。循环miRNAs的灵敏检测在癌症液体活检中具有巨大的潜力，由于某些miRNAs在外泌体中的浓度高于它们在体液中的浓度，并且这些外泌体miRNAs在健康个体和患者之间的表达差异更加显著，因此，外泌体中miRNAs浓度的测定受到越来越多的关注。近期，山东大学蒋妍彦和山东大学第二医院杜鲁涛研究团队制造了一种基于自组装荧光金纳米颗粒(Au NPs)和双链特异性核酸酶(DSN)辅助信号放大的比率荧光生物传感器用于检测外泌体miRNA，以结直肠癌标志物miR-92a-3p为靶标验证了该生物传感器的检测性能。相关研究成果以“Ratiometric Fluorescent Biosensor Based on Self-Assembled Fluorescent Gold Nanoparticles and Duplex-Specific Nuclease-Assisted Signal Amplification for Sensitive Detection of Exosomal miRNA”为题发表在国际期刊Bioconjugate Chemistry上(doi: 10.1021/acs.bioconjchem.2c00309)。
在该研究中，荧光Au NPs经过金纳米团簇的自组装合成，具有淬灭荧光和内部荧光参考的双重功能。两端分别用巯基和荧光染料Atto-425修饰的发夹DNA通过Au-S键与荧光Au NPs连接，导致Atto-425的荧光猝灭。miR-92a-3p能够打开DNA的发夹形成miR-92a-3p/DNA异源双链体，从而触发DSN对异源双链中DNA的特异性切割；结果，Atto-425离开荧光Au NPs并恢复荧光发射。释放出来的miR-92a-3p可以与另一个发夹DNA杂交，导致更强的Atto-425荧光恢复，形成信号放大循环。Au NPs的稳定荧光和Atto-425的变化荧光组成了反映miR-92a-3p浓度的比率荧光系统。该生物传感器具有良好的特异性，可通过检测从临床外泌体样本中提取的miR-92a-3p的浓度来区分CRC患者和健康个体，显示出在癌症早期诊断中的潜力。
该研究得到了国家自然科学基金(52101287和U1806219)、深圳市基础研究计划(JCYJ20190807092803583)、江苏省自然科学基金(BK20190205)、广东省基础与应用基础研究基金(2019A1515110846)和山东大学齐鲁青年学者计划项目专项资金的资助。
参考文献：Ratiometric Fluorescent Biosensor Based on Self-Assembled Fluorescent Gold Nanoparticles and Duplex-Specific Nuclease-Assisted Signal Amplification for Sensitive Detection of Exosomal miRNA, Bioconjugate Chem. 2022. doi: 10.1021/acs.bioconjchem.2c00309.
