便携式即时检测平台：灵敏检测 miRNA-21 助力心力衰竭诊断新突破

心力衰竭诊断面临挑战，现有标志物 BNP 特异性不足。研究人员开发基于比色生物传感器的便携式 POCT 平台检测 miRNA-21。该平台检测范围为 0.01 nM - 1 nM，灵敏度高、特异性好，能检测患者血清样本，为心力衰竭诊断提供新途径。

　　

在医学领域，心力衰竭一直是严重威胁人类健康的重大疾病。诊断心力衰竭，目前主要依靠症状体征以及脑钠肽（BNP）水平等指标。然而，BNP 水平受多种因素影响，诊断特异性大打折扣。这就好比在迷雾中寻找方向，现有的诊断手段难以精准地判断病情。与此同时，微小核糖核酸（miRNAs）逐渐进入科学家的视野。miRNAs 是一类内源性、高度保守的非编码 RNA，长度在 21 - 25 个核苷酸之间，它在各种生理和病理过程中都扮演着关键角色。其中，miRNA - 21 不仅被发现与肿瘤相关，后续研究还表明其在心力衰竭的发病和进展中意义非凡。循环 miRNA - 21 水平与心力衰竭的一些关键指标，如 BNP、射血分数（EF）以及纽约心脏协会（NYHA）分级存在关联，有望成为诊断心力衰竭的新型生物标志物。

但 miRNA - 21 的检测困难重重。它在循环血液中长度短、同源性高且含量低，传统检测方法，像 DNA 微阵列、Northern 印迹、实时定量聚合酶链反应（RT - qPCR）等，虽然灵敏度高，却操作复杂，还需要专业人员操作，并且在扩增过程中容易出现假阳性结果。近年来新开发的一些检测方法，比如比色法、荧光分析法、电化学发光法（ECL）、表面增强拉曼散射法（SERS）等，虽然灵敏且特异性好，但依赖大型、操作复杂的设备，难以满足即时检测（POCT）的需求。因此，开发一种简单、便携、灵敏又快速的 POCT 平台用于检测 miRNA - 21 迫在眉睫。

重庆医科大学附属第二医院等机构的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们开发了一种基于比色生物传感器的便携式 POCT 平台，专门用于检测 miRNA - 21。该研究成果意义重大，为心力衰竭的诊断提供了新的、切实可行的方法，有望改变心力衰竭诊断的现状。相关论文发表在《Analytica Chimica Acta》上。

研究人员在研究过程中用到了几个关键技术方法。首先是滚环扩增（RCA）技术，利用该技术生成富含 G - 四链体序列的长链；其次是基于智能手机的数字图像识别技术，通过分析 3,3’,5,5’ - 四甲基联苯胺（TMB）的颜色变化来检测 miRNA - 21。研究样本来源于心力衰竭患者的血清。

材料和试剂

研究中用到的所有寡核苷酸序列均由上海生工生物工程股份有限公司合成并纯化。Phi29 DNA 聚合酶（10 U/μL）购自上海碧云天生物技术有限公司，T4 DNA 连接酶（350 U/μL）购自宝生物工程（大连）有限公司，10 mM dNTP 混合物购自北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司，HEPES、血红素（Hemin）、TMB 和 H₂O₂由上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供。

LGBN 的表征及其对 miRNA - 21 响应的可行性分析

线性 G - 四链体负载阻断剂纳米结构（LGBN）由 RCA 反应生成的富含 G - 四链体序列的长链和抑制 G - 四链体形成的阻断链组成，能被 miRNA - 21 特异性触发。通过原子力显微镜（AFM）成像证实了 RCA 长链和 LGBN 的合成。在 K⁺存在的情况下，RCA 产物会通过形成 G - 四链体聚集成簇，而合成的 LGBN 则呈线性形态。

研究结果

1. 检测性能优异：在优化条件下，该平台的线性检测范围在 0.01 nM 至 1 nM 之间，比色法检测限为 8.3 pM，数字图像比色法检测限为 9.5 pM。这表明该平台能够精准检测不同浓度的 miRNA - 21，哪怕是极低浓度也能有效识别。
2. 特异性和抗干扰能力强：比色生物传感器展现出了卓越的特异性和抗干扰能力。在复杂的生物样本环境中，它能够准确识别 miRNA - 21，不受其他物质的干扰，保证了检测结果的可靠性。
3. 临床样本检测成功：该平台成功检测了心力衰竭患者血清样本中的 miRNA - 21，这意味着它具有实际临床应用的潜力，能为医生提供更准确的诊断依据。

研究结论和讨论

研究人员开发了基于 LGBN 系统且含有 G - 四链体序列的比色生物传感器，并建立了结合颜色变化、智能手机成像和数字图像分析的 miRNA - 21 检测 POCT 平台。与其他系统相比，该方法灵敏度更高、反应速度更快，对酶降解的抵抗力更强，特异性和抗干扰性能也十分突出。这项研究成果为心力衰竭的诊断提供了一种全新的、实用的 POCT 方法，其检测准确性与 RT - qPCR 相当。这一平台的出现，有望在临床诊断中得到广泛应用，帮助医生更快速、准确地诊断心力衰竭，及时为患者制定治疗方案，在心力衰竭的诊断领域具有重要的临床意义和应用价值。