科学通报:利用PNA探针和纳米银颗粒对原癌基因c-myc mRNA的免标记

最近，science Bulletin(《科学通报》英文版)2016年第4期发表文章报道了一项由中美合作研究开发的利用肽核酸和纳米银颗粒进行免标记比色检测c-myc mRNA的新方法。

在肿瘤细胞增殖、分化、凋亡等生理及病理过程中原癌基因都起到了关键性的调控作用。c-myc mRNA是目前研究最为广泛的原癌基因之一，与人类肿瘤的形成和癌变过程密切相关。因此，发展简单、便捷的c-myc mRNA检测技术，对于癌症的早期诊断、复发转移预警和精准的预后判断具有重要的指导价值。

该项研究相关的论文题为“A label-free colorimetric assay for detection of c-myc mRNA based on peptide nucleic acid and silver nanoparticles”，由聊城大学化学化工学院李霞博士，山东省泰山学者刘继锋教授(现天津科技大学)和美国佛罗里达国际大学生物医学工程专业的李晨钟教授共同撰写。研究者利用单链肽核酸(PNA)诱导下银纳米颗粒发生团聚，而PNA –RNA双链对银纳米聚集体系分散的特性，开发了一种新的免标记比色检测原癌基因c-myc mRNA的方法。

研究者创新地以特定序列的PNA探针来替代传统的DNA分子探针对目标RNA进行检测的优势和技术特点表现在三个主要方面：(1)由于PNA呈电中性，因此PNA与RNA之间静斥力较小，因而具有比DNA探针更强的亲和性、稳定性和特异性;(2)PNA识别单碱基的能力强于RNA和DNA;(3)PNA抗酶解能力增强。PNA的酰胺键不同于氨基酸的肽键，与RNA形成的复合物不是RNA酶的底物，因而不易被蛋白酶或者核酸酶降解。在这个利用PNA探针和银纳米颗粒结合的光学检测体系中，首先在单链PNA诱导下银纳米颗粒发生团聚，银纳米的特征吸收峰因而发生红移，目测溶液颜色由浅黄向棕色转变(图1)。往该体系中加入目标c-myc mRNA后，形成PNA探针和目标RNA的配位双链结构，这种双链结构的形成引起团聚的银纳米颗粒再次分散，溶液的特征吸收峰也随之逐渐恢复且溶液的颜色由棕色向浅黄色转变(图2)。

文章中对银纳米颗粒的可逆性聚合机理也进行了进一步的研究。通过分子模拟及zeta电位表征推断，银纳米表面的PNA之间的氢键作用及银纳米表面的静电斥力减小是导致银纳米团聚的主要因素。李晨钟教授评论说“利用颜色变化的方法进行原癌基因的检测，具有简单、快速、成本低、灵敏度高的特点，将来可以跟试纸盒，便携式生物传感器和智能手机结合在一起测试，对于实现癌症的早期临床诊断，靶向用药和癌症的精准治疗等具有重要意义。

原文链接：

A label-free colorimetric assay for detection of c-myc mRNA based on peptide nucleic acid and silver nanoparticles

原文摘要：

A label-free colorimetric protocol based on peptide nucleic acid/silver nanoparticles (PNA/AgNPs) has been initially proposed for specific recognition of mRNA. Making use of the controlled silver nanoparticles aggregation/dispersion by PNA/PNA-RNA complex, proto-oncogene c-Myc mRNA detection can be achieved. Moreover, the PNA/AgNPs platform can undergo color change in response to target c-Myc mRNA with single-base-mismatch sensitivity, which could further help in visually identify single nucleotide differences in target genes.

DOI: 10.1007/s11434-016-1004-3

作者：李霞