Исследователи из Института биомедицинской инженерии и технологий Сучжоу (SIBET) Китайской академии наук разработали новую стратегию обнаружения микроРНК, основанную на лигировании алкин-азидного циклоприсоединения (SPAAC) с помощью дезинтеграции наноструктур ДНК. Эта технология может значительно улучшить раннюю диагностику и прогнозирование заболеваний, так как микроРНК являются ценными биомаркерами, тесно связанными с патогенезом опухолей и другими болезнями.
Новая стратегия основана на трёхмерной усечённой треугольной пирамиде ДНК (TPF), созданной под руководством профессора Мяо Пэна. Эта наноструктура ДНК служит каркасом для распознавания цели, предоставляя три одноцепочечных боковых края для последующих структурных переходов ДНК. При наличии целевой микроРНК дуплекс-специфическая нуклеаза (DSN) расщепляет одноцепочечную ДНК в верхней части ТPF, что восстанавливает треугольник ДНК и позволяет выполнить лигирование SPAAC для локализации нескольких сигнальных цепей.
SPAAC — это клик-реакция без металла и фермента, протекающая между азидами и циклооктиалкинами, с высокой селективностью и биологической ортогональностью. Её применяют для лигирования дискретных участков ДНК-наноструктур при создании высокочувствительных электрохимических биосенсоров. Благодаря конструкции боковых краёв ДНК-ТПФ возможно образование множества шпилек с ферроценами, что сокращает расстояние между электрохимическими частицами и электродом, обеспечивая высокую чувствительность и воспроизводимость.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nano Letters, демонстрируют высокую эффективность новой стратегии. Клинические испытания показали хорошую стабильность технологии, что делает ее перспективной для развития ДНК-нанотехнологий и их применения в клинической химии.
Новая стратегия обнаружения микроРНК основана на соединении ДНК-наноструктур и химии, что может значительно улучшить раннюю диагностику и прогнозирование болезней. Профессор Мяо Пэн надеется, что работа его команды вдохновит на дальнейшие разработки в этой области и поможет создать более эффективные методы диагностики и лечения различных болезней.
Открытие микроРНК, отмеченное Нобелевской премией по физиологии и медицине 2024 года, подчеркивает их значение в медицине. Новая стратегия обнаружения микроРНК, разработанная сотрудниками SIBET, может стать значимым прорывом в применении микроРНК для ранней диагностики и прогнозирования заболеваний, что улучшит качество жизни пациентов и снизит смертность от различных болезней.