基于镧系金属有机框架的双增强荧光生物条形码技术通过构象调控实现DNA表观遗传标志物5fC的超灵敏检测

针对表观遗传修饰(EMs)标志物丰度低导致的检测难题，研究人员开发了一种基于镧系金属有机框架(Ln-MOF)的双增强荧光生物条形码技术。通过超高DNA负载密度和阴离子-π相互作用驱动的荧光增强双重机制，实现了5-甲酰胞嘧啶(5fC)的痕量检测(灵敏度达0.0225%)。该无酶免扩增系统在甲状腺癌组织检测中证实5fC下调可作为癌症表观遗传标志，为早期筛查提供高性价比解决方案。

　　

这项突破性研究构建了革命性的表观遗传检测平台。科学家们巧妙设计了一种镧系金属有机框架(UiO-66 (Er))生物条形码系统，通过"双重增强"机制实现超灵敏检测：首先利用镧系材料特有的超高DNA负载能力，单颗粒可携带数千条荧光淬灭的寡核苷酸(FAM-ODN)；随后引入磷酸根离子发挥双重作用——既作为强碱解离探针，又作为阴离子通过π-相互作用改变荧光分子(FAM)构象，产生二次信号放大。这种构象调控(conformational regulation)策略使5-甲酰胞嘧啶(5fC)检测限低至0.0225%，成功应用于甲状腺癌组织样本分析，首次揭示5fC全局下调是癌症的显著表观遗传特征。该技术采用模块化设计，无需酶促反应和核酸扩增，既保证检测稳定性又降低成本，未来可拓展应用于其他低丰度生物标志物检测，从表观遗传修饰到蛋白质标记物。