基于比率型荧光探针的MicroRNA检测方法研究

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MicroRNAs(miRNA)是一类由19-24个碱基构成的非编码RNA,它除了控制细胞正常的分化、增殖与凋亡外,还与人类重大疾病密切相关,因此,发展新型的miRNA检测方法具有十分重要的意义。本论文采用滚环扩增技术、杂交链式反应以及催化发夹组装技术三种扩增手段,引入两种比率型荧光探针,建立了三种miRNA检测方法。具体如下:第一,利用滚环扩增技术和阳离子共轭聚合物介导的无标记FRET策略进行了let-7a分子的检测。该方法以聚[(9,9-双(6’-N,N,N-三乙基铵)己基)亚芴基亚苯基二溴化物](PFP)作为FRET供体,SYBR GreenⅠ(SG)作为FRET受体。首先,设计了一条5’端修饰有磷酸基团的锁式探针,只有当目标分子存在时,锁式探针才能连接成环并进行滚环扩增得到一条由多个锁式探针互补序列组成的长单链DNA(ss-DNA),该ss-DNA与加入的互补序列杂交形成双链DNA(ds-DNA),加入SG分子,SG与ds-DNA结合形成SG-dsDNA共同体并发出荧光,在PFP分子存在时,SG-dsDNA与PFP通过静电吸附作用紧密接近,从而产生从PFP到SG强烈的FRET信号,通过记录体系的FRET效率即可实现对miRNA的灵敏检测。结果表明,该方法对let-7a分子的检测线性范围为50 pmol·L-15 nmol·L-1,与不加PFP,直接检测扩增杂交产物结合SG之后荧光变化的方案相比,该方案线性范围最低值降低约四倍,说明PFP介导的能量共振转移策略确实可以有效地提高方法的灵敏度。同时考察了let 7系列的miRNA及miR-21、miR-143分子对let-7a分子检测的影响,结果表明除了let-7b和let-7c的干扰比较大之外,其它物质对本方法几乎无干扰。另外,采用加标回收的方法对Hela细胞提取液进行了实际样品检测,回收率基本令人满意,说明该方法可以应用于实际样品分析。第二,利用杂交链式反应(HCR)信号放大策略和双发射荧光探针进行了let-7a分子的可视化检测。首先用链霉亲和素(STV)修饰的磁性微球将生物素(biotin)标记的茎环探针bio-H富集于微球表面,目标分子let-7a可使bio-H开环并释放出5’端粘性末端,该粘性末端可引发一对葡萄糖氧化酶(GOD)标记的发夹探针(H1-GOD/H2-GOD)的杂交链式反应,从而在磁球表面形成富含GOD的核酸长链,let-7a的含量与GOD在磁球表面的富集量直接相关。通过GOD酶促反应的产物与双发射荧光探针之间的相互作用,实现了let-7a的可视化检测。结果表明,该方法对let-7a分子的检测线性范围为100 pmol·L-110 nmol·L-1。同时考察了let 7家族的其他序列以及miR-143、miR-21和miR-221分子对目标分子检测的干扰,结果表明除了碱基差异较小的7f有一定干扰,其他分子干扰不大。第三,利用催化发夹组装(CHA)与杂交链式反应(HCR)两种扩增技术联用策略,以双发射荧光微球作为探针,进行了对let-7a分子的可视化检测。首先利用STV修饰的磁性微球将biotin修饰的发夹探针P1富集于微球表面,目标分子let-7a可催化P1开环释放出粘性末端。发夹探针P2可与P1杂交,释放出新粘性末端的同时将let-7a顶替下来,let-7a再次进入体系中与磁球表面的P1作用进行新一轮CHA过程,如此循环往复,实现了对let-7a分子检测的第一步放大。然后加入GOD标记的发夹探针H3-GOD/H4-GOD,二者可在CHA反应产物的基础上进行HCR过程,最终导致磁球表面形成富含GOD的核酸长链,实现对let-7a分子检测的第二步放大。let-7a的含量与GOD在磁球表面的富集量直接相关。通过GOD酶促反应的产物与双发射荧光探针之间的相互作用引起的探针荧光颜色和荧光光谱的变化,间接实现了let-7a的可视化检测。结果表明,本方法对let-7a分子的检测线性范围分别为2 pmol·L-1200 pmol·L-1和200 pmol·L-12 nmol·L-1,跟HCR一步放大策略相比,线性最低检测值降低了50倍,说明两步放大策略有效提高了检测灵敏度。同时考察了miR-143、miR-21和miR-221分子对目标分子检测的干扰,结果表明:因碱基序列与目标分子差异较大,产生的干扰基本可忽略。另外,采用加标回收的方法对Hela细胞提取液中let-7a的含量进行了测定,回收率基本令人满意,说明本方法可以用于复杂生物体系中miRNA的检测。
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