无需放大的双模金纳米粒子-纳米团簇平台，用于脊髓性肌萎缩症筛查中的SMN1单核苷酸区分

《ACS Applied Nano Materials》：Amplification-Free Dual-Mode Gold Nanoparticle–Nanocluster Platform for Single-Nucleotide Discrimination of SMN1 in Spinal Muscular Atrophy Screening

　　

摘要

脊髓性肌萎缩症（SMA）是一种严重的遗传性疾病，主要由SMN1基因第7外显子的纯合缺失引起，从而导致生存运动神经元（SMN）蛋白的缺乏。由于SMN1与SMN2高度同源，仅存在少数核苷酸差异，尤其是第7外显子中的一个核苷酸替换会影响基因剪接，因此准确检测SMN1颇具挑战性。对于新生儿筛查而言，快速且可靠地检测SMN1第7外显子的缺失至关重要；不过，由于SMN1和SMN2之间的序列同源性很高，需要设计高度特异的检测方法，而这会增加基于干血斑样本等高通量检测流程的技术复杂性。在此，我们介绍了一种无需扩增的双模式纳米等离子体生物传感平台，该平台能够通过溴化十六烷基三甲基铵稳定的金纳米粒子（CTAB-AuNPs）与谷胱甘肽保护的金纳米团簇（GSH-AuNCs）之间的杂交相互作用来实现单核苷酸区分。杂交作用可调节探针在金纳米粒子上的吸附，并促进CTAB-AuNPs与GSH-AuNCs之间的粒子间相互作用，从而产生两种相关的光学信号：一种是由于金纳米粒子的等离子体耦合而产生的比率色度响应（A₅₂₅/A₆₅₀），另一种则是由于金纳米粒子吸收光与金纳米团簇荧光发射之间的内滤效应而导致的荧光衰减（ΔI）。该平台在10–100 nM范围内具有线性响应，其色度检测和荧光检测的检出限分别为7.29 nM和6.12 nM。接收者操作特征曲线分析显示，该平台能够在SMN1和SMN2之间实现出色的单核苷酸区分，曲线下面积值接近1.0，表明即使在复杂的基因组DNA环境中也能保持较高的诊断准确性。此外，该传感器还能在从干血斑样本中提取的基因组DNA中进行可靠检测，这凸显了其在无需扩增的基因检测以及分散式SMA新生儿筛查中的应用潜力。