DNA堿基的序列排列承載著遺傳信息，上海自動化儀表四廠而堿基突變或表觀遺傳修飾異常與腫

瘤、遺傳病等密切相關(guān)。由于四種堿基(腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C、鳥嘌呤G)結(jié)構(gòu)高度相似

，在不依賴復(fù)雜測序儀的情況下實現(xiàn)快速、精準(zhǔn)區(qū)分，上海自動化儀表四廠一直是分子診斷領(lǐng)域

的技術(shù)難點。

　　近日，中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所研究團隊在這一方向上取得進展。他們開發(fā)出

一種基于三苯胺共價有機框架納米片（TPA CONs）的熒光生物傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)對不同堿基的選

擇性識別，并將其應(yīng)用于DNA甲基化水平的定量檢測。相關(guān)成果發(fā)表于《美國化學(xué)會志》(Journa

l of the American Chemical Society)。

　　研究團隊通過分子模擬與實驗相結(jié)合的方式發(fā)現(xiàn)，該納米片表面帶有負電荷，而四種堿基的靜

電勢分布存在差異，導(dǎo)致它們與納米片的吸附親和力依次為T > G > A > C，其中靜電相互作用貢

獻了約70%的吸附能，成為選擇性識別的核心驅(qū)動力?；谶@一機制，T堿基富集的DNA序列會與

納米片發(fā)生較強結(jié)合，并通過光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移效應(yīng)觸發(fā)顯著的熒光淬滅；相反，C堿基富集的序列

則能保持較強的熒光信號。利用這種差異，研究團隊構(gòu)建了一種無需復(fù)雜化學(xué)修飾、無需高端測序

儀的單堿基分辨熒光傳感平臺。

　　進一步地，團隊將該技術(shù)應(yīng)用于DNA甲基化定量檢測。在經(jīng)典的亞硫酸氫鹽轉(zhuǎn)化處理中，未

甲基化的胞嘧啶(C)會被轉(zhuǎn)化為胸腺嘧啶(T)，而甲基化的胞嘧啶保持不變。因此，通過檢測轉(zhuǎn)化后

序列的熒光強度變化，即可直接反映原始樣本中的甲基化水平。在乳腺癌細胞實驗中，該方法對人

雌激素受體α(ERα)基因區(qū)域甲基化的檢出限低至2.4%，能夠分辨僅相差兩個CpG位點的細微序列

差異。

　　研究團隊還與臨床機構(gòu)合作，將該平臺拓展至肝癌臨床樣本的檢測，針對EYA2基因甲基化進

行分析。結(jié)果顯示，該方法能夠有效區(qū)分不同甲基化水平的樣本，檢測結(jié)果與金標(biāo)準(zhǔn)焦磷酸測序高

度一致。相較于焦磷酸測序和定量甲基化特異性PCR(qMSP)，該策略無需昂貴試劑或特異性探針

設(shè)計，操作更為簡便。

　　研究人員表示，這項工作利用共價有機框架材料實現(xiàn)了直接、無標(biāo)記的堿基識別和DNA甲基

化定量分析，闡明了納米片與堿基之間相互作用的分子機制。該技術(shù)不僅適用于甲基化檢測，還有

望拓展至單核苷酸多態(tài)性、基因突變、插入缺失等遺傳變異分析，為開發(fā)低成本、便攜式的單分子

測序和腫瘤表觀遺傳診斷芯片提供了新路徑。

　　上海自動化儀表三廠該研究獲得了國家研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、江蘇省前沿技術(shù)研發(fā)計

劃等項目的資助。

　　上海自動化儀表三廠參考資料來源：蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所