基于DNA三角棱镜与杂交链式反应的超灵敏microRNA电化学传感新策略

本研究针对癌症早期诊断中microRNA（miRNA）检测灵敏度低、操作复杂等问题，开发了一种结合DNA三角棱镜（TP）空间调控与杂交链式反应（HCR）信号放大的电化学传感器。通过TP结构提升电极表面探针密度，结合HCR级联扩增与SA-HRP催化TMB-H2O2显色体系，实现了2.21 aM的检测限和单碱基区分能力，为肿瘤标志物POCT检测提供了新工具。

　　

癌症的早期诊断一直是医学领域的重大挑战，而microRNA（miRNA）作为一类仅约22个核苷酸的非编码单链RNA分子，因其在肿瘤发生发展中的调控作用被视为关键生物标志物。然而，miRNA的短序列、高同源性和极低丰度特性，使得传统检测方法如Northern blot（操作繁琐）、微阵列技术（灵敏度低）和RT-qPCR（依赖精密仪器）难以满足临床需求。尤其在高通量、快速检测的POCT（即时检测）场景中，现有技术面临酶稳定性差、探针空间位阻等瓶颈。

针对这一难题，来自广州的研究团队在《Microchemical Journal》发表了一项突破性研究。他们巧妙地将具有几何刚性的DNA三角棱镜（TP）结构与无需酶的杂交链式反应（HCR）相结合，构建出超灵敏电化学传感器。该策略通过TP的三顶点修饰实现探针高密度有序排列，利用HCR触发级联杂交形成携带生物素的长链DNA聚合物，最终通过SA-HRP催化TMB-H₂O₂氧化还原反应放大信号，在肝癌相关miR-133a检测中展现出卓越性能。

关键技术方法
研究采用DNA三角棱镜（TP）作为电极界面探针载体，其由含巯基修饰的Ma链与L链按1:3比例自组装形成底部三顶点固定、顶部三顶点延伸的刚性结构。通过设计辅助探针（Help）桥接目标miRNA与HCR触发序列，利用生物素标记的H1/H2发卡探针实现等温扩增，结合SA-HRP催化体系实现电化学信号转导。实验验证包括聚丙烯酰胺凝胶电泳确认TP组装、差分脉冲伏安法（DPV）检测电流信号、对比传统线性探针与TP探针的性能差异。

Feasibility of the strategy
凝胶电泳证实TP在L:Ma=1:3比例下成功组装（图1A），而DPV数据显示目标miRNA存在时电流响应显著增强（图1B）。对比实验表明，TP修饰电极的电流信号强度是线性探针的3.2倍，证明其空间隔离效应可提升探针密度和杂交效率。

Conclusions
该研究通过TP的立体结构调控解决了电极表面探针无序排布导致的空间位阻问题，其每个TP可提供三个识别位点，显著高于DNA四面体的单点识别。结合HCR的酶自由扩增特性，实现了2.21 aM的检测限和单碱基分辨能力，且重复性（RSD=3.7%）和稳定性（4℃保存14天保持95%活性）优异。

重要意义
这项研究不仅为miRNA超灵敏检测提供了新方法，更通过TP-HCR协同策略突破了传统电化学传感器在探针排布与信号放大方面的限制。其无需复杂仪器、操作简便的特点，为癌症早期筛查和药物开发中的核酸POCT检测树立了新标准。作者Yang Wang等特别指出，该平台可适配其他疾病相关miRNA检测，具有广阔的临床转化前景。