近日，中國科學(xué)院重慶研究院精準(zhǔn)醫(yī)療單分子診斷技術(shù)研究中心基于固態(tài)孔器件在細(xì)菌內(nèi)毒素，癌基因構(gòu)象鑒別及蛋白與核酸特異性作用監(jiān)測等方面取得一系列進(jìn)展，成果發(fā)表在：《Biosens. Bioelectron.》，《Chem. Eng. J.》，《ACS Appl. Mater. Interf.》和《Coor. Chem. Rev.》。
革蘭氏陰性菌細(xì)菌內(nèi)毒素是泌尿功能障礙及膿毒癥的主要感染誘因。文獻(xiàn)報(bào)道的內(nèi)毒素脂多糖的檢測主要是基于脂多糖與功能蛋白及適配體互作的光、熱及電化學(xué)方法，可靠性及成本均有待改善。我們通過氮化硅固態(tài)孔單分子器件平臺，能實(shí)現(xiàn)低至10 ng/mL 的不同菌種脂多糖及細(xì)菌混合物的菌種鑒別，也區(qū)分了同一菌種不同亞型。同時我們驗(yàn)證了脂多糖與抗生素PMB及DNA適配體的特異性單分子相互作用能力。最后我們將方法推廣至人體血樣及環(huán)境水體樣本中細(xì)菌內(nèi)毒素的檢測，也初步驗(yàn)證了方案的適用性，提供了一種高敏、簡捷的臨床診察及環(huán)境水質(zhì)的內(nèi)毒素監(jiān)測方法。(Single-Molecule Lipopolysaccharides Identification and the Interplay with Biomolecules via Nanopore Readout, Biosens. Bioelectron. 2023, 240, 115641)
核仁素蛋白廣泛存在人類細(xì)胞核中，控制著核酸的新陳代謝及染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，尤其能選擇性結(jié)合DNA/RNA G-四聯(lián)體，參與miRNA的生物學(xué)功能與癌細(xì)胞過表達(dá)調(diào)控。我們利用固態(tài)孔單分子技術(shù)首先鑒別了相差一個堿基長度的不同癌基因DNA/RNA G-四聯(lián)體構(gòu)象，也實(shí)現(xiàn)了100 pM的核仁素蛋白靈敏檢測及核仁素與AS1411-G4 和 pre-miRNA 92b , pre-miRNA 149的特異性結(jié)合能力，也在人體血樣中證實(shí)了核仁素與這些癌基因結(jié)構(gòu)的選擇性結(jié)合。本工作為研究癌基因四鏈體的單分子構(gòu)象差異及蛋白與核酸高級結(jié)構(gòu)特異性結(jié)合機(jī)制提供新的思路，也為核仁素蛋白相關(guān)疾病診斷進(jìn)程提供參考。(Single-molecule recognition of Nucleolin and the interactions with DNA/RNA G-quadruplexes via nanopore decoding, Chem. Eng. J., 2023,473, 145311)
C反應(yīng)蛋白（CRP）是炎癥反應(yīng)標(biāo)志物也與眾多疾病病理及癌癥進(jìn)程密切關(guān)聯(lián)。單分子固態(tài)孔平臺同樣也實(shí)現(xiàn)了下限低至0.3 ng/ L的CRP檢測，且證實(shí)了CRP與核酸適配體的選擇性互作能力以及模擬血樣中CRP的靈敏監(jiān)測。(Single-molecule Identification of the Conformations of Human C-reactive Protein and Its Aptamer complex with Solid-State Nanopore, ACS Appl. Mater. Inter., 2022, 14, 10, 12077-12088)
課題組也就納米孔道載體材料的設(shè)計(jì)及單分子傳感原理進(jìn)行了系統(tǒng)的綜述，并對納米孔單分子傳感領(lǐng)域的應(yīng)用前景和新材料開發(fā)以及檢測原理創(chuàng)新做了總結(jié)和展望。(Overview of the materials design and sensing strategies of Nanopore devices, Coor. Chem. Rev., 2023, 478, 214998)
上述工作得到中國科學(xué)院西部之光、重慶市科技局等項(xiàng)目資助。
相關(guān)論文鏈接:
https://doi.org/10.1016/j.bios.2023.115641;
https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145311;
https://doi.org/10.1021/acsami.2c00453;
https://doi.org/10.1016/j.ccr.2022.214998.
