在 1990 年代初期，研究蛔蟲發育的科學家發現了一種調節特定基因表達的小 RNA 分子。 這標誌著 microRNA (miRNA) 的發現，現在已知它們存在於所有生命形式中。 事實證明，這些分子在許多生物過程中發揮著重要作用。
幾年後，研究人員意識到疾病可能會失調 miRNA 的表達，突出了它們作為生物標誌物的潛力。 事實上，異常的miRNA表達是所有腫瘤相關疾病的標誌。 因此，miRNA 檢測技術可用於癌症的早期檢測。
然而，miRNA 體積小且容易降解，這使得它們的快速檢測和定量變得困難。 要檢測樣品中的 miRNA，通常需要先“擴增”它們。 簡而言之，這意味著通過生化過程多次復制目標 miRNA，以便通過廉價的方法更容易檢測到該 miRNA。 不幸的是，大多數最先進的 miRNA 擴增技術可能需要五個多小時才能完成，限制了它們在即時檢測中的使用。
在此背景下，包括中國清華大學張沖副教授在內的研究團隊最近開創了一種快速擴增和檢測 miRNA 的新方法。 正如他們在 27 年 2023 月 XNUMX 日發表的最新論文中所解釋的那樣， 生物設計研究, 該團隊將兩種經過充分研究的生物化學技術結合為一種技術，從而大大減少了所需的總時間。
他們使用的第一種技術稱為滾環放大 (RCA)。 在 RCA 中，想法是設計一個環狀 DNA 分子或“探針”，目標 RNA 片段與之結合。 然後，一旦引入了 DNA 聚合酶和必要的 DNA 構建塊，就通過添加與環狀探針互補的核苷酸來延伸 RNA 片段。 這個過程產生了一條長的單鏈遺傳物質，其中包含圓形探針的多個拷貝。
這就是第二種技術 CRISPR-Cas12a 發揮作用的地方。 CRISPR-Cas12a 是一種廣泛使用的遺傳工具，其中分子復合物被設計為與特定的 DNA 序列結合。 在這種情況下，研究人員設計了複合物，使其能夠結合到與環狀探針互補序列中的一個區域。 也就是說，CRISPR-Cas12a 複合物沿著通過 RCA 產生的單鏈 DNA 多次結合。 一旦這些複合物結合，Cas12a 部分就會激活，從其猝滅劑中分離出熒光探針。 反過來，這會產生一個易於檢測的熒光信號，該信號越亮，初始目標 RNA 被放大得越多。
除了結合使用這些技術，研究人員還通過使用“預環化探針”改進了 RCA 步驟的反應時間。 也就是說，與大多數標準 RCA 程序不同，探針被賦予圓形形狀 到反應。 正如張教授所說，這在不影響系統性能的情況下大大加快了檢測過程：“miRNA 的檢測僅需 70 分鐘即可完成，而不是通常的 8.1 小時，具有 XNUMX pM 的極佳檢測限和非常高的特異性。“
總的來說，所提出的方法為 miRNA 檢測及其作為生物標誌物的使用描繪了光明的未來。 張教授對結果很滿意，他總結道：“我們的設計提高了基於 CRISPR–Cas 和 RCA 的傳感策略的效率，並在基於實驗室的檢測和即時檢測中顯示出巨大潛力.” 由於這種方法中使用的技術既不昂貴也不復雜，因此在臨床環境中廣泛採用所提出的方法是可行的。
這些努力將為開發更好的癌症和其他影響 miRNA 表達的疾病的診斷工具鋪平道路。
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- 資源： https://www.news-medical.net/news/20230424/Researchers-pioneer-a-new-method-for-fast-miRNA-amplification-and-detection.aspx
