【原】济南大学高中锋Anal. Chem.：CRISPR-Cas12a多重扩增系统用于熵驱动的电化学检测miRNA！

研究内容

microRNA(miRNA)的常规电化学检测遇到灵敏度差和动态范围固定的问题。

济南大学高中锋报道了一种DNA平铺和入侵堆叠引物辅助的CRISPR-Cas12a多重扩增策略，构建了一种熵驱动的电化学生物传感器，用于灵敏度检测和动态范围可调的miRNA。该策略显示，miRNA的检测极限在0.31 fM至0.56 pM之间，动态范围在~2200倍至~27000倍之间。它在鉴定具有高表达miR-31的癌症细胞方面显示了令人满意的结果。相关工作以“DNA Tile and Invading Stacking Primer-Assisted CRISPR-Cas12a Multiple Amplification System for Entropy-Driven Electrochemical Detection of MicroRNA with Tunable Sensitivity”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要点

要点1.为了扩增信号，CRISPR-Cas12a系统的级联扩增以及侵入性堆叠引物信号扩增(ISPSA)被设计用于检测微量miRNA-31(miR-31)。靶miR-31可以激活ISPSA并产生大量DNA，触发单链连接探针(LP)的切割，该探针将亚甲蓝标记的DNA与DNA四面体连接起来，在电极上形成Y形DNA支架。基于电流的减少，可以准确有效地检测miR-31。

要点2.作者通过改变LP的环路长度，可以在保持焓贡献恒定的同时微调熵贡献。该策略显示，miRNA的检测极限在0.31 fM至0.56 pM之间，动态范围在~2200倍至~27000倍之间。此外，它在鉴定具有高表达miR-31的癌症细胞方面显示了令人满意的结果。

该工作提供了一种高效且可调的生物传感系统，表明在痕量水平上检测早期疾病诊断的生物标志物具有巨大潜力。

研究图文

图1.裸金电极(a)、DNA四面体修饰电极(b)、DNA四面体型和MCH修饰电极(c)以及DNA组装电极(d)的（A）CV、（B）EIS和（C）ACV。（D）存在和不存在miR-31时生物传感器的ACV反应。

图2.（A）Y形DNA支架的构象转换，（B）LP变体的熔解曲线以及（C）van't-Hoff图分析。

图3. 使用（A）LP0、（B）LP5和（C）LP15，所提出的生物传感器对不同浓度的miR-31的ACV响应。(a-j)：10^-7、10^-6、10^-5、10^-4、10^-3、10^-2、10^-1、10⁰、10¹和10² nM。电流强度的变化与使用（D，G）LP0、（E，H）LP5和（F，I）LP15的不同浓度的miR-31之间的关系和相应的线性图。

图4.（A）针对不同浓度的miR-31使用不同LP变体的所提出的生物传感器的归一化ACV强度。（B）所获得的K_d值随着不同的LP变体而变化。（C）使用比例为1:3的LP0和LP15的混合物扩展的动态范围。

图5. 生物传感器在（A）不含和（B）含100 pM miR-31通过20次单独测量的再现性。（C）生物传感器的选择性测试。PM、SM、TM和RM的最终浓度分别为0.1 5、5和5 nM。（D）生物传感器用于检测不同浓度的癌症细胞的实用性。

文献详情

DNA Tile and Invading Stacking Primer-Assisted CRISPR-Cas12a Multiple Amplification System for Entropy-Driven Electrochemical Detection of MicroRNA with Tunable Sensitivity

Huan Wang, Yan Lei Li, Ya Jie Fan, Jiang Xue Dong, Xiang Ren, Hongmin Ma, Dan Wu, Zhong Feng Gao,* Qin Wei, Fan Xia

Anal. Chem.

DOI: https:///10.1021/acs.analchem.3c02603