《Biosensors and Bioelectronics》：A Field-Deployable Colorimetric Reverse Transcription-LAMP Assay for the Detection of a Prostate Cancer Biomarker
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为了检测YAP1 mRNA，开发了一种基于RT-LAMP和oxTMB/多巴胺的可视化平台。
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为了检测YAP1 mRNA，开发了一种基于RT-LAMP和oxTMB/多巴胺的可视化平台。
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通过简单的静电相互作用检测到了一种前列腺癌生物标志物。
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引入的比色检测过程在室温下3分钟内完成。
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在培养的DU-145癌细胞中检测到了浓度为3.64 × 10^4拷贝/μL的前列腺癌生物标志物。
引言
全球范围内，前列腺癌（PCa）是导致男性癌症相关死亡的第六大方原因，仅低于肺癌（Siegel等人，2019年）。尽管PCa是一种生长缓慢的癌症，但一旦发生转移就可能致命（Kelly等人，2018年）。由于人口增长和老龄化，预计到2040年将有超过250万人被诊断出患有PCa，导致大约75万人死亡（Culp等人，2020年）。此外，每年预计将有约35万新病例（Kratzer等人，2025年）。保持健康的生活方式、定期进行医学检查以及避免有害药物都有助于预防PCa的发展（Matsushita等人，2020年；Wilson等人，2022年）。尽管治疗方法不断进步，PCa仍然是一个主要的健康问题，其预后和治疗效果仍需进一步研究。成功的PCa治疗需要一种便携式（POC）诊断平台，该平台能够提供快速、经济、简单的信号读取和分子水平的结果，而无需专业人员的协助（Chan等人，2022年；Maki等人，2024年）。
PCa通常通过前列腺特异性抗原（PSA）血液检测和直肠指检（DRE）来诊断（Matsukawa等人，2024年）。然而，PSA检测和DRE在实际应用中存在假阳性率高、侵入性强和灵敏度低的问题。此外，最近还使用了功能性成像方法来识别PCa（Schlemmer等人，2021年）。然而，现有的成像方法在诊断PCa方面的选择性有限。因此，需要一种独特的诊断方法和可靠的生物标志物，以实现高精度和患者友好的PCa检测（Martignano等人，2017年；Bae等人，2022年）。最近，从体液中提取的易于获取且无创的生物标志物已被有效用于PCa的诊断（Dong等人，2025年）。尿液是一种多功能体液，可作为泌尿系统癌症（包括PCa）非侵入性生物标志物检测的便捷工具（Salvi等人，2015年）。此外，尿液中的生物标志物可以分为蛋白质、核酸（DNA和RNA）或基于PCa细胞的标志物（Martignano等人，2017年）。鉴于基于尿液的RNA生物标志物的重要性，FDA已批准使用前列腺癌抗原3进行PCa诊断。此外，信使核糖核酸（mRNA）生物标志物的识别可以为早期PCa患者带来有效的治疗方案（Broomfield等人，2022年）。
Yes-Associated Protein 1（YAP1）mRNA是一种转录共激活因子，在Hippo信号通路中起关键作用，是有潜力用于PCa检测的生物标志物（Broomfield等人，2025年）。当Hippo通路受到破坏时，YAP1的表达会增加，从而促进肿瘤的发展（Xie等人，2020年）。最近的一项研究将便携式离子敏感场效应晶体管（ISFET）与LAMP结合，基于YAP1 mRNA的检测来预测PCa的进展（Broomfield等人，2022年；Broomfield等人，2025年）。虽然基于ISFET的设备可以实现高灵敏度的YAP1 mRNA检测，但由于需要复杂的微制造技术，其应用范围受到限制，这对发展中国家来说不太现实。然而，比色检测方法具有简单性、成本效益以及肉眼可区分结果等优点，使其成为POC诊断PCa的理想选择（Sivakumar等人，2025年）。
TMB（3,3′,5,5′-四甲基苯二胺）是最常见的显色底物之一，在天然酶或人工纳米酶的存在下氧化时会生成强烈的蓝色（Wang，2024年；Zhang等人，2020年）。因此，它被广泛用作医疗诊断传感平台中的比色指示剂（Peng等人，2019年）。各种恶性肿瘤，如PCa以及膀胱癌和卵巢癌，已经使用蓝色电荷转移复合物（oxTMB）进行诊断，这种复合物是在TMB在H2O2和辣根过氧化物酶或合成纳米酶的存在下氧化时形成的（Peng等人，2019年；Soda等人，2020年；Liu等人，2025年）。然而，由于天然酶和纳米酶的成本高昂、不稳定以及制造过程繁琐，其在临床环境中的使用受到限制。值得注意的是，TMB甚至可以在没有酶和H2O2的情况下通过与金或银离子反应立即氧化生成oxTMB（González-Fuenzalida等人，2013年；Xia等人，2015年）。有趣的是，多巴胺（DA）是一种儿茶酚胺，它可以还原oxTMB，使其蓝色褪去；同时，DA还会被氧化生成多巴醌（Zhu等人，2015年；Lei等人，2017年）。此外，除了DA之外，还包括谷胱甘肽、赖氨酸、尿酸和抗坏血酸等多种化学物质也被用来还原oxTMB（Ni等人，2015年；Xue等人，2019年；Wang等人，2018年；Shu等人，2020年）。
受到这些观察结果的启发，我们开发了一种用户友好、时间高效且稳健的比色方法，结合RT-LAMP技术，利用oxTMB和DA非侵入性地检测PCa的YAP1 mRNA生物标志物（图1）。通过紫外-可见吸收研究和泽塔电位测量验证了LAMP扩增子与oxTMB之间的静电相互作用，这有助于区分阳性样本和阴性样本。由于其简单的信号读取和选择性，基于oxTMB/DA的比色LAMP平台可能非常适合在初级医疗环境中进行PCa的POC筛查。
章节片段
材料和仪器
手稿中描述的所有实验材料、仪器和程序详细信息请参见补充材料。
RT-LAMP过程
在微管中进行扩增时，需要混合各种LAMP混合物，如1.4×等温扩增缓冲液、4 mM MgSO?和1.4 mM dNTPs。然后同时加入1.6 μM FIP/BIP、0.2 μM F3/B3、0.8 μM LF/LB、0.5 μL 8 U μL?1 Bst聚合酶、1 μL总RNA（含YAP1 mRNA）、0.5 μL RTx逆转录酶和12.5 μL无RNase的水
TMB（oxTMB）的电荷转移复合物与LAMP扩增子之间的静电相互作用
TMB是生物传感应用中最常用的显色底物之一，用于模拟过氧化物酶的活性（Fu等人，2018年）。通常情况下，当TMB发生单电子氧化时会产生TMB+•阳离子。TMB+•经过共振稳定后形成包含二亚胺阳离子和TMB的电荷转移复合物（oxTMB；蓝色/绿色）。然而，在双电子氧化过程中，蓝色的TMB+•会被转化为更稳定的TMB二亚胺二价产物
结论
本研究首次证明，基于LAMP扩增子与TMB（oxTMB）的电荷转移复合物之间的简单静电相互作用，可以轻松识别PCa生物标志物。在室温下3分钟内，肉眼即可观察到阳性样本和阴性样本之间的比色差异。此外，基于oxTMB/DA的比色方法不需要有毒荧光试剂、先进的检测设备、纳米酶或过氧化氢来进行氧化
CRediT作者贡献声明
Nae Yoon Lee： 写作——审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取、概念制定。 Woo Ri Chae： 形式分析。 Seung Kyun Park： 可视化、形式分析、数据管理。 Rajamanickam Sivakumar： 写作——审稿与编辑、原始草稿编写、可视化、方法学、数据管理、概念制定
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的经济利益或个人关系。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到了韩国国家研究基金会（NRF）（由韩国政府资助）（项目编号：RS-2026-25479123）的支持，同时也得到了教育部资助的韩国国家研究基金会基础科学研究计划的支持（项目编号：RS-2021-NR060117）。
Nae Yoon Lee | Rajamanickam Sivakumar | Seung Kyun Park | Woo Ri Chae
