Strategia di rilevamento elettrochimico basata sulla camminata del DNA bipede ad anello. Credito:Miao et al.
L'analisi degli acidi nucleici viene utilizzata principalmente nella rilevazione dei patogeni, nell'identificazione delle malattie genetiche e nella diagnosi precoce del cancro. Ad esempio, l'analisi quantitativa del DNA tumorale circolante (ctDNA), un frammento di DNA libero derivato da cellule maligne che trasporta cambiamenti di sequenza specifici del tumore, può aiutare a ottenere informazioni abbondanti sui tumori, inclusa la mutazione del punto genico e l'integrità del genoma. Pertanto, il ctDNA è considerato un marker tumorale personalizzato e svolge un ruolo chiave nella diagnosi del cancro e nella valutazione dei tumori.
Il gruppo di Miao Peng dell'Istituto di ingegneria e tecnologia biomedica di Suzhou (SIBET) dell'Accademia cinese delle scienze ha recentemente sviluppato una nanomacchina elettrochimica del DNA basata sulla reazione di camminata del DNA bipede ad anello per l'analisi altamente sensibile degli acidi nucleici. I risultati rilevanti sono stati pubblicati su ACS Central Science .
Miao e il suo team hanno costruito una nanostruttura di DNA a tripla elica intermolecolare controllabile con pH tra le sonde di DNA A e B attraverso la progettazione della sequenza, quindi hanno costruito un'interfaccia di elettrodo modificata rinnovabile.
Hanno progettato una strategia di amplificazione dello spostamento del filamento semplice ma efficace per amplificare le informazioni di una sequenza target. "Grazie all'integrazione di primer e templato in un'unica sonda di DNA strutturata a forcina, la velocità di reazione è stata effettivamente migliorata", ha affermato Miao.
In presenza di una sequenza bersaglio, potrebbe essere prodotto un gran numero di prodotti di DNA a filamento singolo.
Inoltre, hanno sviluppato una nuova strategia di camminata del DNA bipede ad anello. I due anelli della sonda DNA strutturata con manubrio contenevano sequenze DNAzyme, che inizialmente non potevano reagire con i fili della traccia all'interfaccia dell'elettrodo (stato inattivato).
Quando è stato attivato dal DNA a filamento singolo prodotto dall'amplificazione di spostamento del filamento di cui sopra, è stata formata una sonda di DNA strutturata ad anello dalla sonda a manubrio. I deambulatori bipedi sono stati attivati per un'ulteriore interazione con i fili della pista sulla superficie dell'elettrodo, inducendo i cambiamenti della risposta elettrochimica.
Sulla base del metodo sviluppato, la sensibilità di 2,2 aM (circa 1,3 copie/μL) potrebbe essere realizzata in condizioni sperimentali ottimizzate, in base ai loro risultati. "Questo metodo mostra una buona selettività", ha affermato Miao.
I campioni di siero clinico e i campioni di tampone faringeo sono stati ulteriormente testati e verificati.
Attraverso l'analisi di segnali elettrochimici anormali, i pazienti corrispondenti possono essere efficacemente identificati dai gruppi di controllo sani, secondo Miao.
La strategia fornisce anche un nuovo modo rapido e sensibile per rilevare i marcatori del DNA di malattie infettive acute. + Esplora ulteriormente
