DNA四面体辅助催化发夹组装技术：实现活细胞及临床样本中miRNA高灵敏原位检测与成像的新突破

本文推荐了一种基于DNA四面体（DTN）辅助催化发夹组装（CHA）的新型纳米探针系统（DTN-CHA），通过将传统CHA探针锚定在DNA四面体上形成THP1/THP2/THP3纳米探针，显著提高了探针的细胞穿透性和核酸酶抗性。该系统在识别miR-21时能自组装成高分子量"Y"型结构，实现信号放大，兼具高灵敏度（检测限达pM级）和特异性，成功应用于癌细胞成像和临床血清检测，为癌症诊断提供了新工具。

　　

Highlight

DNA四面体辅助的催化发夹组装（DTN-CHA）系统通过三维纳米结构保护发夹探针，有效解决了传统CHA面临的细胞摄取效率低、核酸酶降解和信号泄漏等关键问题。该平台在活细胞环境中展现出"分子装甲车"般的稳定性，为低丰度miRNA的原位分析提供了革命性解决方案。

Principle of THPs-based DTN-CHA for MiR-21 detection and imaging

如方案1A所示，传统催化发夹组装（C-CHA）采用三种发夹探针（HP₁-HP₃），其中HP₁的颈部区域与miR-21靶标部分互补。本研究的创新点在于通过粘性末端杂交将CHA探针固定在DNA四面体骨架上，形成三个"全副武装"的四面体纳米探针（THPs）。当遇到靶标时，THPs会像智能拼图般自组装成稳定的"Y"型三臂结构，同时释放miR-21进行循环催化。特别值得注意的是，HP₁上精心设计的FAM/BHQ1荧光报告系统，在结构解旋时会产生"点亮型"信号响应，其信噪比较传统CHA提升近8倍。

Conclusions

我们开发了一种将发夹探针嵌入DNA四面体的新型纳米检测系统，该DTN-CHA策略完美融合了DNA纳米结构的生物学优势与信号放大技术。就像给分子探针穿上"防弹衣"一样，四面体框架不仅赋予探针卓越的细胞穿透能力，还使其在复杂的细胞内环境中保持稳定。该系统在临床血清样本中成功检测到乳腺癌患者特异的miR-21表达谱，检测灵敏度达到每微升10个拷贝，为癌症早期诊断提供了超灵敏的"分子雷达"。未来通过调整探针序列，该平台可扩展应用于其他疾病标志物的检测，在个性化医疗领域展现出广阔前景。