带有条形码的纳米探针可以并行检测多种活性蛋白酶

(Nanowerk新闻) 蛋白质裂解酶在许多生理过程中发挥着重要作用。此类蛋白酶通常以非活性状态存在，仅在某些条件下才被激活。有些与感染或癌症等疾病有关，因此拥有能够选择性检测活性蛋白酶的方法非常重要。在日记中 Angewandte Chemie (“用于基于活性的蛋白酶传感的 DNA 条形码等离子体纳米结构”），科学家们推出了一类新型蛋白酶活性传感器：配备肽 DNA 的金纳米颗粒。 作品的图形摘要。 (© Wiley-VCH) 由 Devleena Samanta 和 Anna Capasso（美国德克萨斯大学奥斯汀分校）领导的团队已经证明，这些纳米探针可以并行检测多种活性蛋白酶（多重测量）。该方法在室温下进行，不需要复杂的样品制备或精密仪器。新型探针的核心是金纳米颗粒，配备有由肽和 DNA 片段组成的链。肽结构被设计为被检测的蛋白酶分裂的结构。 DNA 充当识别肽的独特条形码，并放大信号。如果样品中所需的蛋白酶以其活性形式存在，肽就会将其分解。这会将 DNA 条形码释放到溶液中，并根据其序列进行检测。为了进行这项检测，该团队使用了 CRISPR/Cas12a 测试：Cas12a 酶与引导 RNA (gRNA) 结合，形成无活性的复合物。 gRNA 包含一个与条形码 DNA 特异性结合的片段。这会激活 Cas12a，使其能够“切割”单链 DNA (ssDNA)。在测试中，研究人员在一端添加了带有荧光基团（荧光团）的 ssDNA 分子，在另一端添加了猝灭剂，该猝灭剂会“关闭”荧光团的荧光（只要它们足够接近）。如果 ssDNA 被切割，荧光团和猝灭剂会进一步远离。这会产生强烈的荧光，表明存在所测试的蛋白酶（检测限约为 58 pM）。如果现场没有仪器并且测试必须快速进行，则可以用肉眼进行检测：如果蛋白酶分裂探针上的肽，金纳米粒子的表面电荷会发生变化并聚集。这些所谓的“等离子体纳米结构”的颜色很大程度上取决于它们的聚集程度。根据测试溶液的颜色变化可以检测纳摩尔级的蛋白酶浓度。蛋白酶 3CL 和 caspase3 的多重检测使该团队能够证明其新方法的高灵敏度和选择性。 3CL 是活性冠状病毒感染的标志物，新冠肺炎患者的细胞凋亡标志物 caspase3 的活性通常也升高。在从患者身上获得的三种不同肿瘤细胞系中检测到组织蛋白酶 B（一种与结直肠癌相关的蛋白酶）也证明了该测试的临床潜力。与商用荧光蛋白酶传感器相比，这些纳米探针产生的荧光信号高出 100 倍。此外，如果已知其裂解的肽，实际上任何蛋白酶都可以被检测到。总而言之，这些纳米探针有可能实现早期疾病检测，并通过多重检测提高诊断测试的精度和可靠性。

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• Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64242.php