Wetenschappers ontwikkelen een nieuwe manier van lineaire hybridisatiekettingreactie

Hybridisatiekettingreactie verwijst naar een enzymvrije nucleïnezuurpolymerisatiereactie. Een doelmolecuul activeert cascade-hybridisatiereacties door verschillende thermodynamisch stabiele DNA-brandstofstrengen, waardoor ultralange DNA-nanostructuren met inkepingen worden geproduceerd. Signaalversterking van het doelmolecuul kan worden bereikt door toepassing van een hybridisatiekettingreactie.

Wetenschappers van het Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) van de Chinese Academie van Wetenschappen hebben een nieuw type lineaire hybridisatiekettingreactie ontwikkeld die magnetische nanodeeltjes en zilveren nanodeeltjes koppelt voor zeer gevoelige en selectieve analyse van doelnucleïnezuren.

Fe₃O₄ nanodeeltjes werden eerst voorbereid voor snelle magnetische scheiding en gouden nanodeeltjes werden op het oppervlak gevormd voor de immobilisatie van DNA-strengen. “Vanwege het enorme specifieke gebied kan een groot aantal DNA-sonde A worden geïmmobiliseerd”, zegt Miao Peng, hoofdonderzoeker van de studie bij SIBET.

Deze sonde bevat vier functionele regio’s, waarvan er twee complementair zijn aan het doelwit-miRNA.

Na de introductie van DSN werden DNA / RNA-duplexen gevormd en de digestiereacties lieten doel-miRNA-strengen vrij voor gerecyclede reacties, en creëerden enkelstrengs Probe B en C om verder in te werken op de DNA-driehoekige prismastructuur aan het elektrode-oppervlak.

Aan de andere kant werd driehoekig prisma-gestructureerd 3D-DNA (TPDNA) geassembleerd op het elektrode-oppervlak als de herkenningslaag. TPDNA vertoonde een geometrische rigide structuur, die geschikte locaties biedt om sondes B en C te vangen.

De gelokaliseerde strengen bieden twee enkelstrengige regio’s, die werden gebruikt om de brandstofstrengen van H1, H2, H3 en H4 vast te leggen. Er werd een lange ladderachtige DNA-structuur gevormd die meerdere aminogroepen bezit voor het immobiliseren van zilveren nanodeeltjes als sterke elektrochemische sondes.

Na het meten van de piekintensiteit van het strippen van zilver, kan het initiële miRNA-doelniveau worden geëvalueerd. De nanomaterialen die bij dit werk betrokken zijn, zijn volledig gekarakteriseerd en de overeenkomstige reacties zijn geverifieerd door polyacrylamidegelelektroforese en elektrochemische technieken. Onder geoptimaliseerde experimentele omstandigheden is de detectielimiet van 5×10^-18 mol/L kan worden bereikt met een goede sequentieselectiviteit.

Volgens Miao zijn er bevredigende resultaten verkregen in daadwerkelijke klinische steekproeven.

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Biosensoren en bio-elektronicagetiteld “Ultragevoelige miRNA-biosensor geamplificeerd door ladderhybridisatiekettingreactie op gestructureerd DNA met driehoekig prisma.”