醫學物理中心在DNA自組裝信號放大檢測方面取得新進展
近期，醫學物理中心生物電子技術研究室楊良保研究員課題組在DNA分子自組裝信號放大檢測方面取得新進展，相關成果以Elucidation of leak-resistance DNA hybridization chain reaction with universality and extensibility為題，發表在國際著名學術雜志《核酸研究》（Nucleic Acids Research）上。
近年來，DNA納米技術飛速發展，刷新了人們對DNA分子的認識，它不僅作為生命遺傳信息的載體，還能夠利用DNA分子序列的可編程性，通過動態或靜態DNA自組裝，作為納米材料應用于多個領域。雜交鏈式反應（hybridization chain reaction，HCR）是一種基于DNA自組裝反應的信號放大技術，該體系通常包含兩種或多種DNA發夾，在目標分子存在下，引發DNA發夾交替開環自組裝，形成包含大量重復單元的切口雙鏈DNA納米結構，實現對目標分子的信號放大。HCR具有等溫、無酶、操作簡單和成本低廉等顯著優勢，在生物傳感、生物成像和生物醫藥領域中具有重要的應用價值。然而，無目標分子下的HCR系統背景滲漏，嚴重降低其特異性和靈敏性，是HCR應用的一大困擾。
楊良保課題組采用分子熱力學和動力學、生物化學和生物物理學等方法，系統分析了HCR滲漏途徑，揭示DNA發夾的瞬時熔解是泄漏的根本原因。在此基礎上，進一步提出抗滲漏DNA發夾設計的能量閾值和設計理論框架。結合表面增強拉曼光譜（SERS）檢測技術，分析了代表性生物標記物hsa-miR-21-5p，證實抗滲漏DNA發夾設計理論的通用性。同時，進一步拓展抗滲漏HCR設計理論，用于miRNA家族為代表的高相似物鑒別。這些研究為提高DNA自組裝信號放大的特異性和準確性提供了新的思路，有助于HCR在生物傳感器開發和生物醫學中的應用。
該項工作由課題組李紹飛博士為第一作者，并得到了國家科技重大專項、國家自然科學基金等項目的資助。
文章鏈接: https://academic.oup.com/nar/article/48/5/2220/5724439
抗滲漏HCR設計原理圖
