[發明專利]基于雙DNA四面體結構檢測FR的電化學生物傳感器

在審

• 申請號: 202010612665.3
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN113866234A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 曾冬冬;徐曉慧;李暉;莫艷紅;劉思思
• 申請（專利權）人: 上海健康醫學院
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 陸惠中;田歡

本發明屬于生物領域，具體涉及一種基于雙DNA四面體結構檢測FR的電化學生物傳感器。所述生物傳感器包括探針和修飾電極。所述探針包括帶有葉酸的DNA四面體靶向探針和帶有葉酸的DNA四面體信號放大探針。本發明構建了一種操作簡單，靈敏度高的檢測葉酸受體的生物傳感器，該生物傳感器基于DNA四面體設計，具有靈敏度高、特異性好、操作簡單和無污染等優點。

技術領域

本發明屬于生物領域，具體涉及一種基于雙DNA四面體結構檢測FR的電化學生物傳感器。

背景技術

目前惡性腫瘤已成為人類死亡的主要原因之一。在惡性腫瘤的早期階段，癌癥是最常見的惡性腫瘤，沒有明顯的非特異性癥狀^[1,2]。盡管這些年來癌癥研究取得了許多進展，但是目前我們依舊沒有辦法阻止癌癥的發展。但是，癌癥的早期診斷可以顯著提高治愈率和存活率^[3,4]。常見的癌癥篩查方法包括基因檢測、影像學檢查、內窺鏡檢查、病理檢查等。但是這些方法都不適用于癌癥的早期診斷，而甲胎蛋白(AFP)、microRNA^[5]等腫瘤標志物的發現與發展為癌癥的早期診斷提供了新方向，并且腫瘤標記物檢測是早期發現癌癥的最有效和潛在方法，研究表明，腫瘤細胞表面通常會超表達多個受體，如葉酸受體^[6]、表皮生長因子受體^[7]、胰島素受體^[8]等。其中葉酸受體是一種跨膜單鏈糖蛋白，在正常組織中極少存在，然而在多種腫瘤細胞表面，如卵巢癌、肺癌、結腸癌、宮頸癌、乳腺癌等，過度表達，通常比正常細胞高出20～200倍^[3]，因此葉酸受體具有良好的腫瘤組織特異性，是一種較為理想的腫瘤標志物。葉酸是一種水溶性維生素B，在細胞環境中的葉酸可以特異性的識別葉酸受體。利用葉酸受體在腫瘤細胞和正常細胞上表達的差異性及葉酸受體與葉酸和葉酸類似物結合的高特異性、高親和性，可以將葉酸用于腫瘤細胞的特異性檢測。

傳統的葉酸受體(FR)的檢測方法包括放射免疫測定法(RIA)^[9,10]和酶聯免疫吸附測定法(ELISAs)^[11]。這兩種方法主要依賴于FR與相應抗體之間的相互作用，雖然都可以達到較高的靈敏度，但是這兩種方法都有自身不可忽視的缺點。其中放射免疫測定法過程耗時長、操作復雜且含有一些反射物質，可能對人體健康造成危害，而酶聯免疫吸附測定法不僅耗時長，而且還有酶的活性以及成本等問題需要考慮。目前，葉酸受體的檢測主要依靠傳統的放射免疫測定法，它利用葉酸受體與相應抗體之間的相互作用，雖然可以達到高靈敏度，但是過程耗時長且含有一些反射物質，可能對人體健康造成危害。

此外一些依賴于FR和FA之間特定相互作用的新方法已經被提出，比如通過結合熒光、電化學、比色和化學發光等^[12]信號轉導機制來提高檢測的簡便性和適應性。Zhan等^[13]人提出了一種基于葉酸受體與DNA上修飾的葉酸相結合，保護DNA不被核酸外切酶Ⅰ(ExoⅠ)剪切的電化學生物傳感器。通過FR與FA的特異性結合，可以防止與FA終末結合的單鏈DNA被核酸外切酶Ⅰ(ExoⅠ)降解，這種反應稱為終端保護。Wμ等^[14]人報道了一種透明雙極微流控芯片電化學發光(ECL)系統，用于檢測細胞膜上的葉酸受體(FR),獲得了較高的靈敏度。Zhμ等^[15]人提出了一種以納米金為基礎的基于小分子與DNA相互作用，致使溶液中金納米粒子的顏色變化的標準比色傳感檢測法。該方法可以在均勻條件下進行操作，使用方便，但由于比色法固有的缺陷，其靈敏度不夠高。

發明內容

葉酸受體(FR)在人類多種腫瘤細胞表面過表達，而在正常細胞中表達受到限制，因此被認為是一種腫瘤生物標志物。此外，葉酸(FA)對葉酸受體具有很高的親和力，被認為是一種典型的細胞靶向劑。本發明構建了一種操作簡單，靈敏度高的檢測葉酸受體的生物傳感器，該生物傳感器基于DNA四面體設計，具有靈敏度高、特異性好、操作簡單和無污染等優點。

具體的，本發明的技術方案如下：