基于分裂适配体与G-四链体DNAzyme的PDGF-BB可视化检测新策略

本研究针对PDGF-BB（血小板衍生生长因子-BB）检测中成本高、耗时长、依赖仪器等问题，开发了一种基于分裂适配体（split aptamer）和G-四链体DNAzyme的免标记可视化传感器。通过靶标诱导的DNAzyme重构，实现5分钟内裸眼检测，线性范围0-500 nM，检测限低至0.7 nM（10% FBS样本），为癌症早期诊断提供了简便、经济的解决方案。

　　

血小板衍生生长因子-BB（PDGF-BB）是肿瘤微环境中的关键生物标志物，其过表达与多种恶性肿瘤进展密切相关。然而，现有检测方法如抗体ELISA（酶联免疫吸附试验）存在操作繁琐、成本高昂等问题，而传统适配体传感器多依赖荧光标记或复杂信号放大策略，难以满足基层医疗场景需求。如何实现低成本、快速且无需仪器的可视化检测，成为癌症早期筛查的技术瓶颈。

针对这一挑战，中国研究人员在《Sensors and Actuators Reports》发表创新成果，通过巧妙设计分裂适配体（SA）与G-四链体DNAzyme的耦合系统，开发出免标记可视化检测平台。该研究首先对PDGF-BB适配体进行工程化改造，将其分裂为长片段（LF-SA）和短片段（SF-SA），分别整合DNAzyme功能域。当PDGF-BB存在时，分裂适配体通过靶标诱导的邻近效应重构G-四链体结构，催化ABTS（2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）氧化产生肉眼可见的深绿色信号，实现从分子识别到信号输出的无缝衔接。

关键技术方法包括：（1）分裂适配体理性设计：通过截断母体适配体并优化茎环结构；（2）DNAzyme活性调控：引入SYBR Green I抑制背景信号；（3）反应条件优化：系统考察离子浓度、pH值等参数；（4）临床样本验证：采用10%胎牛血清（FBS）模拟复杂基质环境。

3.1 分裂适配体构建
研究人员基于PDGF-BB适配体的三向连接结构，通过截断茎2的GCA环区域设计出55-SA初代传感器。实验证实，靶标结合可驱动分裂DNAzyme片段（5′-AGGGTAGGGCGGG-3′与5′-GGGA-3′）重构，催化H₂O₂/ABTS显色反应。

3.2 结构优化提升性能
在55-SA基础上引入额外鸟嘌呤（G）形成B55-SA，使茎3自由能（ΔG）从-15.8降至-16.0 kcal/mol，显著增强靶标结合效率。通过系统筛选茎1（5→3 bp）和茎2（5→7 bp）长度，最终确定B74-SA为最优构型，其信号背景比提升3.2倍。

3.3 反应条件精确控制
采用32 nM SYBR Green I抑制游离血红素活性，在100 mM NaCl/5 mM KCl/4.5 mM MgCl₂和pH 6.8条件下，传感器背景信号降低78%，而靶标响应信号增强2.4倍。圆二色谱（CD）和硫黄素T（ThT）荧光实验证实PDGF-BB可特异性诱导G-四链体形成。

3.4 检测性能评估
该传感器在5-300 nM范围内呈现双线性响应，裸眼可识别50 nM PDGF-BB（5分钟）。对IgG、HSA等干扰物的选择性达10倍以上，在10% FBS中检测限低至0.7 nM，优于金纳米粒子比色法（2.0 nM）。

3.5 临床适用性验证
血清样本加标回收实验显示，该方法在复杂生物基质中仍保持优异性能，为肿瘤液体活检提供新选择。

这项研究突破传统检测技术局限，首创将分裂适配体与DNAzyme催化功能模块化整合的策略。其创新性体现在：（1）免标记设计降低90%试剂成本；（2）5分钟快速响应满足急诊需求；（3）模块化架构可拓展至其他单表位靶标检测。该成果不仅为癌症早诊提供便携式工具，更为核酸适体传感器设计开辟新范式，相关技术已申请专利保护。未来通过整合微流控芯片或智能手机读数系统，有望实现家庭化肿瘤监测。