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Anal. Chem. | 用内源性酶驱动的扩增DNA纳米探针对活癌细胞中成熟microRNA进行选择性和灵敏成像
分享一篇发表在Analytical Chemistry上的文章，文章的题目为“Endogenous Enzyme-Driven Amplified DNA Nanocage Probe for Selective and Sensitive Imaging of Mature MicroRNAs in Living Cancer Cells”，本文的通讯作者是来自湖南大学的柯国梁教授，柯教授的研究方向是疾病诊疗新方法和DNA纳米技术研究。
成熟的microRNA (miRNA)是一类19-23核苷酸的非编码RNA，可以通过碱基互补配对在基因表达中发挥作用。在肿瘤的发生和发展过程中，失调miRNA可作为生物标志物。许多基于DNA的荧光探针被用于细胞内miRNA的成像，但是由于其识别的是miRNA的序列，因此细胞内未切割的前体pre-microRNA会对信号产生大的干扰。此外由于细胞内miRNA的低丰度，需要开发一种放大策略来实现信号扩增。
针对这一问题，本文开发了一种内源酶驱动的扩增DNA纳米笼探针（Acage），实现了对活癌细胞内成熟miRNA的选择性和灵敏成像。Acage由三个部分组成。首先是用于miRNA序列识别的双链RF/RQ，荧光团标记的RF被淬灭剂标记的RQ通过荧光共振能量转移（FRET）淬灭，在miRNA存在下，RF与miRNA互补配对，释放出RQ，从而显出荧光。第二部分是用于信号扩增的内源酶APE1响应分子信标（EMB）部分。APE1是在癌细胞的细胞质中高表达的一类核酸内切酶，EMB由一条燃料链和其阻滞通过APE1酶切位点AP连接，在内源APE1存在下，燃料链被释放，从而识别RF，将miRNA释放出来，实现信号的扩增。最后一个部分是一个具有内腔的DNA框架，前两部分均与DNA框架连接。DNA框架通过尺寸筛选，可以减少pre-miRNA的干扰。
作者后续先验证了APE1对于EMB部分的切割的有效性以及释放的燃料链是否可用于miRNA的信号的扩增，然后通过Native-PAGE确认了Acage的成功组装，并测试了在APE1存在与否的情况下，Acage对miRNA的荧光响应，证明了只有在APE1和miRNA的同时存在下，会出现比较明显的荧光信号。然后作者还测试了DNA纳米笼对不同靶标长度miRNA的响应，以及其对单碱基和三碱基突变靶标的响应，证明了Acage探针确实具有减少pre-miRNA干扰并准确识别靶标miRNA的能力。
作者最后将Acage用于细胞内成熟miRNA成像，在确保了Acage的稳定性和生物相容性后，作者使用Acage探针研究了MCF-7和HeLa细胞系的miR-21水平，结果显示HeLa细胞的miR-21水平更低，这与先前文献一致，而游离探针中HeLa荧光信号也很强，说明游离探针受pre-miRNA的假阳性影响较大。后续使用聚L赖氨酸（PLL）减少成熟miRNA的产生后，也可以成功观察到信号的降低。
总的来说，本文开发了一种内源酶驱动的扩增DNA纳米笼探针，可以在减少pre-miRNA干扰的情况下，选择性灵敏的对miRNA进行成像。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.4c00704
文章引用：10.1021/acs.analchem.4c00704
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(3S）-2,2′-双（2,2′-联噻吩-5-基）-3,3′-联环烷_(3S)-2,2′-bis(2,2′-bithiophene-5-yl)-3,3′-bithianaphthene_CAS:1594931-46-0
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(3R）-2,2′-双（2,2′-联噻吩-5-基）-3,3′-联环烷_(3R)-2,2′-bis(2,2′-bithiophene-5-yl)-3,3′-bithianaphthene_CAS:1594931-42-6
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