基于核酸自竞争探针的突变/野生型基因序列高特异性鉴别新策略

【编辑推荐】本研究针对基因突变检测中特异性不足、设备依赖性强等问题，开发了基于末端自竞争核酸探针（TSCP）的新型检测技术。通过竞争性杂交与杂交链式反应（HCR）联用，实现了无需蛋白酶、温控或复杂仪器的纳米级灵敏度检测，在血液样本中成功区分突变/野生型序列。该技术成本低、可快速适配新突变，为分子诊断和疫情监测提供了高效工具。

　　

基因突变是疾病发生发展的关键驱动因素，从癌症到传染病，精准识别突变序列对诊疗和预后至关重要。尽管二代测序（NGS）和数字PCR等技术已取得进展，但现有方法仍面临灵敏度不足、设备昂贵、耗时长等瓶颈，尤其在区分低频突变与野生型序列时挑战显著。传统技术如ARMS-PCR和Sanger测序难以满足临床对快速、低成本检测的需求，而新兴病原体的暴发更凸显了开发适应性强的检测工具的紧迫性。

针对这一难题，来自梅州市相关研究机构的研究团队在《Analytical Biochemistry》发表了一项突破性研究，提出名为末端自竞争核酸探针（Terminal Self-Competitive Nucleic Acid Probe, TSCP）的创新解决方案。该探针通过巧妙的核酸设计，整合竞争性结合与信号放大机制，实现了突变/野生型序列的高效鉴别。

研究团队运用三项核心技术：1）TSCP探针设计（含重叠结合域和抑制链），通过5'端优先结合野生型、3'端靶向突变序列实现特异性识别；2）杂交链式反应（Hybridization Chain Reaction, HCR），利用靶标触发的DNA探针级联杂交形成纳米结构，实现等温信号放大；3）NUPACK自动化设计流程，快速优化探针序列以适应新突变。实验采用临床血液样本验证，通过荧光信号差异区分目标序列。

Probe Design
TSCP探针包含三个功能域：竞争性结合域（5'和3'端分别靶向野生型与突变序列）、HCR引发域（含P1I1和P2I2引发子）及抑制链。当突变序列结合时暴露P1I1引发HCR，而野生型结合则触发P2I2通路，通过荧光信号差异实现双通道检测。

Strategy for Simultaneous Detection
该策略融合链置换、竞争性结合与HCR技术。探针与目标结合后，抑制链被置换释放，引发HCR级联反应形成荧光纳米线，灵敏度达纳摩尔级。实验证实其对单核苷酸变异（SNV）的区分能力优于传统方法。

Conclusion
研究证明TSCP策略具有四大优势：1）高特异性，可区分单个碱基差异；2）免酶、免复杂设备，适合基层应用；3）模块化设计，通过更换核酸序列即可适配新突变；4）成本仅为常规方法的1/5。其自动化设计流程（图S10）可将探针开发周期从数周缩短至48小时，对突发疫情监测尤为重要。

该技术突破了现有突变检测技术的多重限制，为分子诊断提供了兼具灵敏度、速度和经济性的解决方案。研究者特别指出，其在液体活检和病原体突变追踪中的应用潜力，有望推动精准医疗和传染病防控的发展。作者团队（Xueqiang Wu等）声明无利益冲突，相关数据可依申请获取。研究获广东省医学科学基金（B2022152）等项目支持。