Nucleïnezuuranalyse wordt voornamelijk gebruikt bij de detectie van pathogenen, genetische ziekte-identificatie en vroege diagnose van kanker. Kwantitatieve analyse van circulerend tumor-DNA (ctDNA), een vrij DNA-fragment afgeleid van kwaadaardige cellen dat tumorspecifieke sequentieveranderingen draagt, kan bijvoorbeeld helpen bij het verkrijgen van overvloedige informatie over tumoren, waaronder genpuntmutatie, genoomintegriteit. Daarom wordt ctDNA beschouwd als een gepersonaliseerde tumormarker en speelt het een sleutelrol bij de diagnose van kanker en de evaluatie van maligniteiten.

Miao Peng's groep van het Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft onlangs een elektrochemische DNA-nanomachine ontwikkeld op basis van een lusvormige tweevoetige DNA-loopreactie voor zeer gevoelige analyse van nucleïnezuren. Relevante resultaten zijn gepubliceerd in ACS Central Science .

Miao en zijn team bouwden een pH-controleerbare intermoleculaire triple helix DNA-nanostructuur tussen DNA-sondes A en B door middel van sequentieontwerp, en construeerden vervolgens een hernieuwbare gemodificeerde elektrode-interface.

Ze ontwierpen een eenvoudige maar effectieve amplificatiestrategie voor strengverplaatsing om de informatie van een doelsequentie te amplificeren. "Door de integratie van primer en template in een enkele haarspeld gestructureerde DNA-sonde, werd de reactiesnelheid effectief verbeterd", zei Miao.

In aanwezigheid van een doelsequentie zou een groot aantal enkelstrengs DNA-producten kunnen worden geproduceerd.

Bovendien ontwikkelden ze een nieuwe loopstrategie met tweebenige DNA-lussen. De twee lussen van met een dumbbell gestructureerde DNA-sonde bevatten DNAzyme-sequenties, die aanvankelijk niet konden reageren met de spoorstrengen op de elektrode-interface (geïnactiveerde toestand).

Toen het werd geactiveerd door het enkelstrengs DNA geproduceerd door de bovenstaande strengverdringingsamplificatie, werd een lusvormige gestructureerde DNA-probe gevormd uit een halter-probe. De tweevoeters werden geactiveerd voor verdere interactie met de spoorstrengen aan het elektrode-oppervlak, waardoor de elektrochemische respons verandert.

Op basis van de ontwikkelde methode kon een gevoeligheid van 2,2 aM (ongeveer 1,3 kopie/μL) worden gerealiseerd onder geoptimaliseerde experimentele omstandigheden, volgens hun resultaten. "Deze methode laat een goede selectiviteit zien", zegt Miao.

De klinische serummonsters en keeluitstrijkjes werden verder getest en geverifieerd.

Door de analyse van abnormale elektrochemische signalen kunnen volgens Miao de overeenkomstige patiënten effectief worden geïdentificeerd uit de gezonde controlegroepen.

De strategie biedt ook een snelle en gevoelige nieuwe manier om DNA-markers van acute infectieziekten te detecteren. + Verder verkennen

Wetenschappers ontwikkelen nieuwe logische DNA-circuits