CN116716395A - 一种自引物扩增串联Cas12a和[Cu(tz)]的新型生物传感平台的制备方法 - Google Patents

一种自引物扩增串联Cas12a和[Cu(tz)]的新型生物传感平台的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116716395A
CN116716395A CN202310725054.3A CN202310725054A CN116716395A CN 116716395 A CN116716395 A CN 116716395A CN 202310725054 A CN202310725054 A CN 202310725054A CN 116716395 A CN116716395 A CN 116716395A
Authority
CN
China
Prior art keywords
concentration
seq
cas12a
mir
dna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310725054.3A
Other languages
English (en)
Inventor
岑瑶
胡琴
夏心仪
魏芳弟
许贯虹
杨静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Medical University
Original Assignee
Nanjing Medical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Medical University filed Critical Nanjing Medical University
Priority to CN202310725054.3A priority Critical patent/CN116716395A/zh
Publication of CN116716395A publication Critical patent/CN116716395A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6883Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for diseases caused by alterations of genetic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/113Non-coding nucleic acids modulating the expression of genes, e.g. antisense oligonucleotides; Antisense DNA or RNA; Triplex- forming oligonucleotides; Catalytic nucleic acids, e.g. ribozymes; Nucleic acids used in co-suppression or gene silencing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6816Hybridisation assays characterised by the detection means
    • C12Q1/6825Nucleic acid detection involving sensors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844Nucleic acid amplification reactions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2310/00Structure or type of the nucleic acid
    • C12N2310/10Type of nucleic acid
    • C12N2310/14Type of nucleic acid interfering N.A.
    • C12N2310/141MicroRNAs, miRNAs
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2310/00Structure or type of the nucleic acid
    • C12N2310/10Type of nucleic acid
    • C12N2310/20Type of nucleic acid involving clustered regularly interspaced short palindromic repeats [CRISPRs]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/178Oligonucleotides characterized by their use miRNA, siRNA or ncRNA
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/30Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明具体涉及一种自引物扩增串联Cas12a和[Cu(tz)]的新型生物传感平台的制备方法,包括如下步骤:(1)合成荧光探针各个组分,将发卡探针Hp1、Hp2、Hp3水溶液于95℃水浴反应5分钟,然后自然冷却至室温;(2)制备荧光探针:将步骤(1)所得的发卡探针水溶液与目标物、Klenow fragment片段、Nt.BbvCI切刻内切酶反应后得到SDA扩增产物,加入挂锁探针PP1、PP2、PP3,T4 DNA连接酶,反应后再加入phi29 DNA聚合酶得到RCA扩增产物,再分管加入相应的crRNA、信号探针以及Cas12a;最后加入[Cu(tz)]纳米片;(3)根据荧光强度对相应目标物的浓度绘制标准曲线;(4)根据标准曲线,获得待测待测样本中let‑7a、miR‑30e、miR‑21的浓度,完成对待测人唾液样本中三种脑损伤相关miRNAs的定量检测。

Description

一种自引物扩增串联Cas12a和[Cu(tz)]的新型生物传感平台 的制备方法
技术领域
本发明属核酸扩增、荧光传感技术和生物分析检测领域,具体涉及一种基于自引物指数扩增Cas12a串联反应和[Cu(tz)]纳米片的新型生物传感平台的制备方法。
背景技术
头部损伤是一个全球普遍存在的问题,特别是在儿童和青少年中,他们在大脑发育过程中可能更容易受到长期后遗症的影响。脑震荡是轻度创伤性脑损伤(mTBI)的一种症状,影响了估计20%的青少年。不幸的是,由于传统的评估方法(如认知测试和症状量表)的症状延迟发作和主观性强,mTBI存在漏诊和漏报的问题。因此,建立一种客观、快速、准确的mTBI诊断方法具有重要意义。已经提出了几种mTBI的客观诊断技术,如血液生物标志物、电生理学、神经影像学等,但这些技术并不完善,缺乏客观性。例如,血蛋白和血脂指标的波动常被用来识别颅内出血的风险,但大多数mTBI并不会引起颅内出血。此外,血液生物标志物易降解且难以穿过血脑屏障,因此难以准确测定血液生物标志物。另一方面,电生理学和神经成像需要昂贵的设备和熟练的专家。因此,现有的这些技术都不利于mTBI的快速诊断,尤其是医学领域的即时检测。
MicroRNA(miRNA)是一种单链非编码小分子,在基因沉默和基因转录调控中起着重要作用。越来越多的研究表明,唾液miRNAs在mTBI中的表达水平存在显著差异,由于唾液可以无创获取,唾液miRNAs有望成为快速便捷诊断mTBI的理想生物标志物。然而,由于miRNAs长度短且同源性高,因此检测和区分miRNAs具有挑战性。常用的miRNAs分析技术包括逆转录聚合酶链反应、分子印迹、微阵列和下一代测序。这些方法虽然简单有效,但由于miRNAs含量较少,无法满足快速、廉价、准确诊断mTBI的要求。为了获得更好的分析性能,信号放大策略被广泛引入,如链迁移扩增(SDA)、滚环扩增(RCA)、杂交链式反应(HCR)和催化发夹自组装(CHA)。其中,SDA和RCA以其指数放大能力得到了广泛应用。但是,由于不能直接检测到核酸的识别,单纯的信号放大策略是不够的。有必要开发一种新的技术来传递目标识别事件,使其易于观察和确定。
规律成簇间隔短回文重复(CRISPR)阵列和CRISPR相关(Cas)蛋白组成了CRISPR-Cas系统。该系统源于微生物适应性免疫系统,可以防止外源基因的攻击,并含有多种功能蛋白。其中,CRISPR-Cas12a系统利用CRISPR RNA(crRNA)特异性识别靶DNA,选择性切割外源核酸。更具体地说,Cas12a蛋白可以被与crRNA互补的单链或双链DNA(ssDNA或dsDNA)激活,并不加区分地切割系统中存在的ssDNA。基于这一特性,Cas12a蛋白可通过裂解淬灭基团和荧光基团双标记的ssDNA报告探针使得荧光恢复,转化靶标识别事件。此外,Cas12a蛋白由于其极高的酶转化率,在分子诊断中具有极好的敏感性和特异性,可以进行指数级信号放大。目前,基于CRISPR-Cas12a的检测方法已经能够检测多种生物标志物,包括蛋白质、病毒和小分子。然而,由于传统淬灭器的淬灭效率有限,这些传感器往往具有相对较高的荧光背景信号。
近年来,纳米材料因其出色的信号转导特性逐渐被应用于CRISPR-Cas检测系统中。铜(I)1,2,4-三氮酸盐配位聚合物([Cu(tz)])纳米片是在表面活性剂的辅助下合成的一种新型无孔超薄纳米片,可以通过π-π堆叠相互作用吸附DNA。在CRISPR-Cas12a检测系统中使用纳米片代替传统淬灭剂,通过荧光共振能量转移(FRET)猝灭多种荧光染料的荧光,显著降低了背景信号,实现了多目标检测。
因此,我们首创了自引物指数扩增Cas12a串联反应(SP-ExACT),这是一种结合SDA、RCA和CRISPR的检测平台,用于检测三种mTBI相关的miRNAs。将SDA的引物和模板序列预先整合到在同一发夹DNA结构中,目标序列可诱导形成更稳定的发夹,触发分子内SDA反应,而得到的大量ssDNA产物可用于引发后续的RCA反应。通过RCA反应,生成具有重复的与crRNA序列互补的极长ssDNA用于激活Cas12a,从而对荧光基团标记的ssDNA进行任意切割。由于荧光基团标记的长ssDNA可以被[Cu(tz切割荧光基团标记的ssDNA,并且由于[Cu(tz)]纳米片对短核苷酸的弱吸附,FRET效应减弱,)]纳米片吸附,并通过FRET淬灭其荧光。而当目标物存在时,激活的Cas12a将不加区分地使得荧光基团的特征性荧光不能被有效淬灭,从而实现对目标物的超高灵敏度分析。SP-ExACT系统首次尝试开发基于[Cu(tz)]纳米片和CRISPR-Cas12a系统的mTBI相关miRNAs检测平台,并引入SDA和RCA策略成功实现指数级信号放大。本发明显著提高了mTBI相关miRNAs检测的灵敏度,利用纳米材料实现了多重检测,同时减少了非特异性背景信号。此外,多重检测mTBI相关miRNAs可显著减少假阳性/阴性诊断,从而极大地丰富了mTBI基础科学和临床诊断应用的分析工具。
发明内容
针对现有技术的问题,本发明的目的在于提供一种基于自引物指数扩增Cas12a串联反应和[Cu(tz)]纳米片的新型生物传感平台的制备方法,具有灵敏度高、选择性好、检测简便的优点,可应用于人唾液样本中三种脑损伤相关miRNAs的区分检测。
为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案为:
第一方面,本发明保护一种区分定量检测三种脑损伤相关miRNAs的荧光探针,包括:发卡探针Hp1、Hp2、Hp3;挂锁探针PP1、PP2、PP3;crRNA-1、crRNA-2、crRNA-3;信号探针FAM-DNA、TAMRA-DNA、信号探针Quasar 670-DNA;所述信号探针的5’端分别被不同的荧光基团修饰,具体不做限定,只要能够保证不同的荧光团区分目标检测物即可。
其中,所述三种脑损伤相关miRNAs为let-7a、miR-30e和miR-21。
其中,
Hp1:
AACTATACAACCTACTACCTCATAATCACGGCTGAGGGACTAATGAGGTAGTAGGTATCC TCAGC,如SEQ ID NO:1所示;
Hp2:
CTTCCAGTCAAGGATGTTTACATAATCACGGCTGAGGGACTAATGTAAACATCCTTATCC TCAGC,如SEQ ID NO:2所示;
Hp3:
TCAACATCAGTCTGATAAGCTATAATCACGGCTGAGGGACTAATAGCTTATCAGACATCC TCAGC,如SEQ ID NO:3所示;
crRNA-1:UAAUUUCUACUAAGUGUAGAUGAUCGUUACGCUAACUAUGA,如SEQ ID NO:4所示;
crRNA-2:UAAUUUCUACUAAGUGUAGAUAGUUGCCGUACCGAUCGACC,如SEQ ID NO:5所示;
crRNA-3:UAAUUUCUACUAAGUGUAGAUUCCUGCUUAGUGAUUUCAGA,如SEQ ID NO:6所示;
PP1:
Phosphate-CTACTACCTCAGATCGTTACGCTAACTATGAGGAAAAGGGGAGAACTATACAA C,如SEQ ID NO:7所示;
PP2:
Phosphate-CTACTACCTCAGATCGTTACGCTAACTATGAGGAAAAGGGGAGAACTATACAA C,如SEQ ID NO:8所示;
PP3:
Phosphate-GGATGTTTACAAGTTGCCGTACCGATCGACCGGAAAAGGGGAGCTTCCAGTC AA,如SEQ ID NO:9所示;
FAM-DNA:FAM-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT,如SEQ ID NO:10所示;
TAMRA-DNA:TAMRA-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT,如SEQ ID NO:11所示;
Quasar 670-DNA:Quasar 670-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT,如SEQ ID NO:12所示。
第二方面,本发明还保护前文所述的荧光探针,在如下任一所述中的应用:
(1)制备区分定量检测多种脑损伤相关miRNAs的产品;
(2)区分定量检测多种脑损伤相关miRNAs。
其中,所述多种脑损伤相关miRNAs为let-7a、miR-30e和miR-21。
第三方面,本发明还保护一种区分定量检测多种脑损伤相关miRNAs的试剂和/或试剂盒,含有前文所述的荧光探针。
第四方面,本发明还保护前文所述的试剂和/或试剂盒在区分定量检测多种脑损伤相关miRNAs中的应用,所述多种脑损伤相关miRNAs为let-7a、miR-30e和miR-21。
第五方面,本发明还保护一种基于自引物指数扩增Cas12a串联反应和[Cu(tz)]纳米片的新型生物传感平台的制备方法,包括如下步骤:
(1)首先针对目标miRNAs设计荧光探针,如发卡探针、挂锁探针、crRNA和信号探针,根据设计的荧光探针,制备荧光探针各组分,将发卡探针水溶液(1μM)于95℃水浴反应5分钟,然后自然冷却至室温;
(2)[Cu(tz)]纳米片的制备:将0.1mmol五水硫酸铜和0.5mmol抗坏血酸溶解于水中,加入氢氧化钠得到氧化亚铜纳米粒,水洗分离后分散于水中;将1mmol 1,2,4-三氮唑、聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸溶解于水中,再加入上述氧化亚铜纳米粒分散液,10℃冰浴1小时,得到[Cu(tz)]纳米片;
(3)信号扩增:将步骤(1)所得的发卡探针水溶液和与目标miRNA反应后,加入Klenow Fragment片段、Nt.BbvCI切刻内切酶、反应底物dNTPs进行SDA扩增;反应和再加入挂锁探针水溶液、T4 DNA连接酶、phi29 DNA聚合酶、反应底物dNTPs得到RCA扩增产物;之后加入相应的crRNA、信号探针以及Cas12a;最后,加入[Cu(tz)]纳米片;
(4)根据荧光强度对相应目标物的浓度绘制标准曲线;
(5)将待测样品按照步骤(3)操作,根据标准曲线,获得待测样本中目标miRNA的浓度,完成对待测人唾液中脑损伤相关miRNAs的定量检测。
在具体的实施方案中,所述目标miRNA为let-7a、miR-30e、miR-21中的一种或多种。
在具体的实施方案中,当目标miRNA为let-7a、miR-30e和miR-21时,所述生物传感平台的制备方法,包括如下步骤:
(1)首先针对目标miRNA设计荧光探针,如发卡探针、挂锁探针、crRNA和信号探针,根据设计的荧光探针,制备荧光探针各组分,将发卡探针水溶液(1μM)于95℃水浴反应5分钟,然后自然冷却至室温。
其中,let-7a组发卡探针Hp1如SEQ ID NO:1所示;挂锁探针PP1如SEQ ID NO:7所示;crRNA-1如SEQ ID NO:4所示;信号探针FAM-DNA如SEQ ID NO:10所示;
其中,miR-30e组发卡探针Hp2如SEQ ID NO:2所示;挂锁探针PP2如SEQ ID NO:8所示;crRNA-2如SEQ ID NO:4所示;信号探针TAMRA-DNA如SEQ ID NO:11所示;
其中,miR-21组发卡探针Hp3如SEQ ID NO:3所示;挂锁探针PP3如SEQ ID NO:9所示;crRNA-3如SEQ ID NO:6所示;信号探针Quasar 670-DNA如SEQ ID NO:12所示。
(2)[Cu(tz)]纳米片的制备:将0.1mmol五水硫酸铜和0.5mmol抗坏血酸溶解于水中,加入氢氧化钠得到氧化亚铜纳米粒,水洗分离后分散于水中。将1mmol 1,2,4-三氮唑、聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸溶解于水中,再加入上述氧化亚铜纳米粒分散液,10℃冰浴1小时,得到[Cu(tz)]纳米片。
(3)信号扩增:将步骤(1)所得的发卡探针Hp1、Hp2、Hp3水溶液和与目标物反应后,。加入Klenow Fragment片段、Nt.BbvCI切刻内切酶、反应底物dNTPs进行SDA扩增;反应和再加入挂锁探针PP1、PP2、PP3水溶液、T4 DNA连接酶、phi29 DNA聚合酶、反应底物dNTPs得到RCA扩增产物;之后分管加入相应的crRNA、信号探针以及Cas12a;最后,加入[Cu(tz)]纳米片。
随着相应目标物的加入,520nm处荧光随着目标物let-7a浓度逐渐增加而逐渐增强,580nm处荧光随着目标物miR-30e浓度逐渐增加而逐渐增强,670nm处荧光随着目标物miR-21浓度逐渐增加而逐渐增强。
(4)根据荧光强度对相应目标物的浓度绘制标准曲线;根据520nm处荧光强度对let-7a的浓度绘制标准曲线,根据580nm处荧光强度对miR-30e的浓度绘制标准曲线,根据670nm处荧光强度对miR-21的浓度绘制标准曲线。
(5)将待测样品按照步骤(2)操作,根据标准曲线,获得待测待测样本中let-7a、miR-30e、miR-21的浓度,完成对待测人唾液中三种脑损伤相关miRNAs的定量检测。
具体的,通过动物miRNA提取试剂盒提取人唾液中的miRNAs,将获得的提取液按照步骤(3)操作,根据520nm处荧光强度对唾液let-7a浓度绘制标准曲线,根据580nm处荧光强度对唾液miR-30e浓度绘制标准曲线,根据670nm处荧光强度对唾液miR-21浓度绘制标准曲线,完成对人唾液中三种脑损伤相关miRNAs的定量检测。
在更具体的实施方案中,目标let-7a组所用Hp1的浓度为0-5pM且大于0;KlenowFragment片段的浓度为0-5U且大于0、Nt.BbvCI切刻内切酶的浓度为0-10U且大于0;PP1的浓度为0-10nM且大于0;T4 DNA连接酶的浓度为0-10U且大于0;phi29 DNA聚合酶的浓度为0-10U且大于0;Cas12a的浓度为0-30nM且大于0;crRNA1的浓度为0-30nM且大于0。
在更具体的实施方案中,目标miR-30e组所用Hp2的浓度为0-5pM且大于0;KlenowFragment片段的浓度为0-5U且大于0、Nt.BbvCI切刻内切酶的浓度为0-10U且大于0;PP2的浓度为0-10nM且大于0;T4 DNA连接酶的浓度为0-10U且大于0;phi29 DNA聚合酶的浓度为0-10U且大于0;Cas12a的浓度为0-30nM且大于0;crRNA2的浓度为0-30nM且大于0。
在更具体的实施方案中,目标miR-21组所用Hp3的浓度为0-5pM且大于0;KlenowFragment片段的浓度为0-5U且大于0、Nt.BbvCI切刻内切酶的浓度为0-10U且大于0;PP3的浓度为0-10nM且大于0;T4 DNA连接酶的浓度为0-10U且大于0;phi29 DNA聚合酶的浓度为0-10U且大于0;Cas12a的浓度为0-30nM且大于0;crRNA3的浓度为0-30nM且大于0。
第六方面,本发明还保护前文所述的一种基于自引物指数扩增Cas12a串联反应和[Cu(tz)]纳米片的新型生物传感平台的制备方法制备得到的传感平台。
第七方面,本发明还保护前文所述的传感平台在区分检测三种脑损伤相关miRNAs中的应用。
在具体的实施方案中,所述脑损伤相关miRNAs为let-7a、miR-30e和/或miR-21。
本发明区分检测三种脑损伤相关miRNAs的原理是:
首先,我们根据let-7a的序列,设计了发卡探针Hp1。双功能整合发卡Hp1具有目标识别区和一半的Nt.BbvCI识别区,可以结合目标并引起多重SDA。与使用分离引物和模板的传统SDA相比,该设计将它们整合为一体,显著提高了反应效率。在5’末端暴露的单链片段被设计为let-7a识别的立足点。引入let-7a后,通过其与Hp1暴露的目标识别区域的精确杂交打开茎。因此,3’端Nt.BbvCI识别区与原环序列的一部分杂交将产生另一个发夹结构。此外,该片段甚至作为引物与Klenow Fragment片段引发分子内定向聚合。因此,靶序列可以被释放和循环利用。同时,Nt.BbvCI由于形成完整的识别位点而产生间隙,随后发生多轮聚合和链位移。这样,在靶标回收的同时,通过SDA可以同时生成多个与靶标序列相同的ssDNA,信号被极大地放大。得到的ssDNA连同let-7a序列作为引物用于后续的RCA反应。挂锁DNA探针PP1含有与靶let-7a互补的序列,通过T4 DNA连接酶形成环状DNA模板。然后在phi29DNA聚合酶存在下启动原位RCA反应。Cas12a激活子的互补序列也被设计在PP1上,这样RCA就可以扩增出具有重复的激活子序列的长ssDNA,与crRNA1结合,从而触发Cas12a的反式切割活性。此时,系统中FAM标记的ssDNA被不加区分地切割。加入[Cu(tz)]纳米片后,由于[Cu(tz)]纳米片对短链的吸附能力较弱,与完整的FAM-DNA相比,断裂的FAM-DNA与[Cu(tz)]纳米片之间的距离增加。FRET效应减弱,FAM的绿色荧光恢复。实现高灵敏的let-7a定量分析。
类似的,我们根据miR-30e、miR-21序列,设计发卡探针Hp2、Hp3、挂锁探针PP2、PP3、crRNA2、crRNA3。在miR-30e、miR-21存在的情况下,激活Cas12a后释放TAMRA、Quasar670的荧光,实现高灵敏miR-30e、miR-21定量分析。最后,根据520nm处荧光强度对let-7a的浓度进行定量检测,根据580nm处荧光强度对miR-30e的浓度进行定量检测,根据670nm处荧光强度对miR-21的浓度进行定量检测。
本发明所述DNA是指:脱氧核糖核苷酸。
有益效果
本发明利用CRISPR-Cas12a系统的反式裂解活性,结合信号放大技术链迁移扩增和滚环扩增,并利用[Cu(tz)]纳米片代替传统淬灭剂,构建了一种用于区分定量检测人唾液中三种脑损伤相关miRNAs的荧光探针。与传统的检测方法相比,不仅具有选择性好、检测简便的优点,还可降低不期望的背景信号,并且减少实际检测中假阳性或假阴性的出现。
附图说明
图1是实施例3中let-7a组分反应体系各成分浓度优化图,其中:
图1A是实施例3中Hp1浓度优化图;图1B是实施例3中SDA反应时间优化图;图1C是实施例3中phi29 DNA聚合酶浓度优化图;图1D是实施例3中RCA反应时间优化图;图1E是实施例3中Cas12a浓度优化图;图1F是实施例3中crRNA1浓度优化图。
图2是实施例4中miR-30e组分反应体系各成分浓度优化图,其中:
图2A是实施例4中Hp2浓度优化图;图2B是实施例4中SDA反应时间优化图;图2C是实施例4中phi29 DNA聚合酶浓度优化图;图2D是实施例4中RCA反应时间优化图;图2E是实施例4中Cas12a浓度优化图;图2F是实施例4中crRNA2浓度优化图。
图3是实施例5中miR-21组分反应体系各成分浓度优化图,其中:
图3A是实施例5中Hp3浓度优化图;图3B是实施例5中SDA反应时间优化图;图3C是实施例6中phi29 DNA聚合酶浓度优化图;图3D是实施例5中RCA反应时间优化图;图3E是实施例5中Cas12a浓度优化图;图3F是实施例5中crRNA3浓度优化图。
图4是实施例6中三种脑损伤相关miRNAs与荧光探针的相关图,其中:
图4A是实施例6中let-7a浓度与荧光探针的荧光强度变化荧光图;图4B是实施例6中let-7a浓度与荧光探针荧光强度的相关图;图4C是实施例6中miR-30e浓度与荧光探针的荧光强度变化荧光图;图4D是实施例6中miR-30e浓度与荧光探针荧光强度的相关图;图4E是实施例6中miR-21浓度与荧光探针的荧光强度变化荧光图;图4F是实施例6中miR-21浓度与荧光探针荧光强度的相关图。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步解释本发明,但实施例并不对本发明做任何形式的限定。所用试剂或者仪器设备未注明生产厂商的,均视为可以通过市场购买的常规产品。
Klenow Fragment片段、Nt.BbvCI切刻内切酶、T4 DNA连接酶、phi29 DNA聚合酶、dNTPs混合物、EnGen Lba Cas12a(Cpf1)、NEBuffer 2缓冲液、T4 DNA连接酶缓冲液、phi29DNA聚合酶缓冲液(NEB(北京)有限公司);寡核苷酸(生工生物工程(上海)股份有限公司)。
当目标miRNA为let-7a、miR-30e和miR-21时,基于自引物指数扩增Cas12a串联反应和[Cu(tz)]纳米片的新型生物传感平台的制备方法,包括如下步骤:
(1)首先针对目标miRNA设计荧光探针,如发卡探针、挂锁探针、crRNA和信号探针,根据设计的荧光探针,制备荧光探针各组分,将发卡探针水溶液(1μM)于95℃水浴反应5分钟,然后自然冷却至室温。
其中,let-7a组发卡探针Hp1如SEQ ID NO:1所示;挂锁探针PP1如SEQ ID NO:7所示;crRNA-1如SEQ ID NO:4所示;信号探针FAM-DNA如SEQ ID NO:10所示;
其中,miR-30e组发卡探针Hp2如SEQ ID NO:2所示;挂锁探针PP2如SEQ ID NO:8所示;crRNA-2如SEQ ID NO:4所示;信号探针TAMRA-DNA如SEQ ID NO:11所示;
其中,miR-21组发卡探针Hp3如SEQ ID NO:3所示;挂锁探针PP3如SEQ ID NO:9所示;crRNA-3如SEQ ID NO:6所示;信号探针Quasar 670-DNA如SEQ ID NO:12所示。
(2)[Cu(tz)]纳米片的制备:将0.1mmol五水硫酸铜和0.5mmol抗坏血酸溶解于水中,加入氢氧化钠得到氧化亚铜纳米粒,水洗分离后分散于水中。将1mmol 1,2,4-三氮唑、聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸溶解于水中,再加入上述氧化亚铜纳米粒分散液,10℃冰浴1小时,得到[Cu(tz)]纳米片。
(3)信号扩增:将步骤(1)所得的发卡探针Hp1、Hp2、Hp3水溶液和与目标物反应后,。加入Klenow Fragment片段、Nt.BbvCI切刻内切酶、反应底物dNTPs进行SDA扩增;反应和再加入挂锁探针PP1、PP2、PP3水溶液、T4 DNA连接酶、phi29 DNA聚合酶、反应底物dNTPs得到RCA扩增产物;之后分管加入相应的crRNA、信号探针以及Cas12a;最后,加入[Cu(tz)]纳米片。
随着相应目标物的加入,520nm处荧光随着目标物let-7a浓度逐渐增加而逐渐增强,580nm处荧光随着目标物miR-30e浓度逐渐增加而逐渐增强,670nm处荧光随着目标物miR-21浓度逐渐增加而逐渐增强。
(4)根据荧光强度对相应目标物的浓度绘制标准曲线;根据520nm处荧光强度对let-7a的浓度绘制标准曲线,根据580nm处荧光强度对miR-30e的浓度绘制标准曲线,根据670nm处荧光强度对miR-21的浓度绘制标准曲线。
(5)通过动物miRNA提取试剂盒提取人唾液中的miRNAs,将获得的提取液按照步骤(3)操作,根据520nm处荧光强度对唾液let-7a浓度绘制标准曲线,根据580nm处荧光强度对唾液miR-30e浓度绘制标准曲线,根据670nm处荧光强度对唾液miR-21浓度绘制标准曲线,完成对人唾液中三种脑损伤相关miRNAs的定量检测。
下文举例说明本发明优选的技术方案,但本发明不限于此。
实施例1荧光探针组分的设计和制备
针对目标miRNA序列设计荧光探针,如发卡探针、挂锁探针、crRNA和信号探针。其中,let-7a组发卡探针Hp1如SEQ ID NO:1所示;挂锁探针PP1如SEQ ID NO:7所示;crRNA-1如SEQ ID NO:4所示;信号探针FAM-DNA如SEQ ID NO:10所示;
其中,miR-30e组发卡探针Hp2如SEQ ID NO:2所示;挂锁探针PP2如SEQ ID NO:8所示;crRNA-2如SEQ ID NO:4所示;信号探针TAMRA-DNA如SEQ ID NO:11所示;
其中,miR-21组发卡探针Hp3如SEQ ID NO:3所示;挂锁探针PP3如SEQ ID NO:9所示;crRNA-3如SEQ ID NO:6所示;信号探针Quasar 670-DNA如SEQ ID NO:12所示。
DNA链的具体合成交由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。
实施例2[Cu(tz)]纳米片的制备
将0.1mmol五水硫酸铜和0.5mmol抗坏血酸溶解于水中,加入氢氧化钠得到氧化亚铜纳米粒,水洗分离后分散于水中。将1mmol 1,2,4-三氮唑、300mg聚乙烯吡咯烷酮、10mg抗坏血酸溶解于水中,再加入上述氧化亚铜纳米粒分散液,10℃冰浴1小时,得到[Cu(tz)]纳米片。
实施例3考察let-7a反应体系中各成分浓度对目标物响应的影响实验,步骤如下:
将let-7a(10pM)、Hp1(0、1、2、3、4、5pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育40min,加入PP1(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29 DNA聚合酶(4U)。孵育2h后,在上述体系中加入Cas12a(1nM)、crRNA1(1nM)、FAM-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定520nm处FAM的荧光强度。考察Hp1的浓度对目标物响应的影响实验,结果如图1A所示,随着Hp1浓度增大,荧光信倍比逐渐增大然后再减小。
将let-7a(10pM)、Hp1(2pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育(20、30、40、50、60min),加入PP1(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29 DNA聚合酶(4U)。孵育2h后,在上述体系中加入Cas12a(1nM)、crRNA1(1nM)、FAM-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定520nm处FAM的荧光强度。考察SDA反应时间对目标物响应的影响实验,结果如图1B所示,随着SDA反应时间延长,荧光信倍比逐渐增大然后再减小。
将let-7a(10pM)、Hp1(2pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育40min,加入PP1(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29DNA聚合酶(0、1、2、3、4、5U)。孵育2h后,在上述体系中加入Cas12a(1nM)、crRNA1(1nM)、FAM-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定520nm处FAM的荧光强度。考察phi29 DNA聚合酶的浓度对目标物响应的影响实验,结果如图1C所示,随着phi29 DNA聚合酶浓度增大,FAM荧光强度逐渐增大然后趋于稳定。
将let-7a(10pM)、Hp1(2pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育40min,加入PP1(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29DNA聚合酶(4U)。孵育0.5、1、1.5、2、2.5、3h后,在上述体系中加入Cas12a(1nM)、crRNA1(1nM)、FAM-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定520nm处FAM的荧光强度。考察RCA聚合时间对目标物响应的影响实验,结果如图1D所示,随着RCA反应时间延长,FAM荧光强度逐渐增大然后趋于稳定。
将let-7a(10pM)、Hp1(2pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育40min,加入PP1(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29DNA聚合酶(4U)。孵育2h后,在上述体系中加入Cas12a(0、0.5、1、1.5、2、2.5nM)、crRNA1(1nM)、FAM-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定520nm处FAM的荧光强度。考察Cas12a的浓度对目标物响应的影响实验,结果如图1E所示,随着Cas12a浓度增大,FAM荧光强度逐渐增大然后趋于稳定。
将let-7a(10pM)、Hp1(2pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育40min,加入PP1(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29DNA聚合酶(4U)。孵育2h后,在上述体系中加入Cas12a(1nM)、crRNA1(0、0.25、0.5、0.75、1、1.25、1.5nM)、FAM-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定520nm处FAM的荧光强度。考察crRNA1的浓度对目标物响应的影响实验,结果如图1F所示,随着crRNA1浓度增大,FAM荧光强度逐渐增大然后趋于稳定。
实施例4考察miR-30e反应体系中各成分浓度对目标物响应的影响实验,步骤如下:
将miR-30e(10pM)、Hp2(0、1、2、3、4、5pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育40min,加入PP2(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29 DNA聚合酶(3U)。孵育2.5h后,在上述体系中加入Cas12a(1.4nM)、crRNA2(1nM)、TAMRA-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定580nm处TAMRA的荧光强度。考察Hp2的浓度对目标物响应的影响实验,结果如图2A所示,随着Hp2浓度增大,荧光信倍比逐渐增大然后再减小。
将miR-30e(10pM)、Hp2(2pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育(20、30、40、50、60min),加入PP2(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29 DNA聚合酶(3U)。孵育2.5h后,在上述体系中加入Cas12a(1.4nM)、crRNA2(1nM)、TAMRA-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定580nm处TAMRA的荧光强度。考察SDA反应时间对目标物响应的影响实验,结果如图2B所示,随着SDA反应时间延长,荧光信倍比逐渐增大然后再减小。
将miR-30e(10pM)、Hp2(2pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育40min,加入PP2(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29DNA聚合酶(0、1、2、3、4、5U)。孵育2.5h后,在上述体系中加入Cas12a(1.4nM)、crRNA2(1nM)、TAMRA-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定580nm处TAMRA的荧光强度。考察phi29 DNA聚合酶的浓度对目标物响应的影响实验,结果如图2C所示,随着phi29 DNA聚合酶浓度增大,TAMRA荧光强度逐渐增大然后趋于稳定。
将miR-30e(10pM)、Hp2(2pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育40min,加入PP2(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29DNA聚合酶(3U)。孵育0.5、1、1.5、2、2.5、3h后,在上述体系中加入Cas12a(1.4nM)、crRNA2(1nM)、TAMRA-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定580nm处TAMRA的荧光强度。考察RCA聚合时间对目标物响应的影响实验,结果如图2D所示,随着RCA反应时间延长,TAMRA荧光强度逐渐增大然后趋于稳定。
将miR-30e(10pM)、Hp2(2pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育40min,加入PP2(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29DNA聚合酶(3U)。孵育2.5h后,在上述体系中加入Cas12a(0、0.2、0.6、1、1.4、2、3nM)、crRNA1(1nM)、TAMRA-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定580nm处TAMRA的荧光强度。考察Cas12a的浓度对目标物响应的影响实验,结果如图2E所示,随着Cas12a浓度增大,TAMRA荧光强度逐渐增大然后趋于稳定。
将miR-30e(10pM)、Hp2(2pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育40min,加入PP2(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29DNA聚合酶(3U)。孵育2.5h后,在上述体系中加入Cas12a(1nM)、crRNA2(0、0.2、0.6、1、1.4、2、3nM)、TAMRA-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定580nm处TAMRA的荧光强度。考察crRNA2的浓度对目标物响应的影响实验,结果如图2F所示,随着crRNA2浓度增大,TAMRA荧光强度逐渐增大然后趋于稳定。
实施例5考察miR-21反应体系中各成分浓度对目标物响应的影响实验,步骤如下:
将miR-21(10pM)、Hp2(0、1、2、3、4、5pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育50min,加入PP3(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29 DNA聚合酶(4U)。孵育2.5h后,在上述体系中加入Cas12a(2nM)、crRNA3(1.4nM)、Quasar 670-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定670nm处Quasar 670的荧光强度。考察Hp3的浓度对目标物响应的影响实验,结果如图3A所示,随着Hp3浓度增大,荧光信倍比逐渐增大然后再减小。
将miR-21(10pM)、Hp3(2pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育(20、30、40、50、60min),加入PP3(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29 DNA聚合酶(4U)。孵育2.5h后,在上述体系中加入Cas12a(2nM)、crRNA3(1.4nM)、Quasar 670-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定670nm处Quasar 670的荧光强度。考察SDA反应时间对目标物响应的影响实验,结果如图3B所示,随着SDA反应时间的延长,荧光信倍比逐渐增大然后再减小。
将miR-21(10pM)、Hp3(2pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育50min,加入PP3(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29DNA聚合酶(0、1、2、3、4、5U)。孵育2.5h后,在上述体系中加入Cas12a(2nM)、crRNA3(1.4nM)、Quasar 670-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定670nm处Quasar 670的荧光强度。考察phi29 DNA聚合酶的浓度对目标物响应的影响实验,结果如图3C所示,随着phi29 DNA聚合酶浓度增大,Quasar 670荧光强度逐渐增大然后趋于稳定。
将miR-21(10pM)、Hp3(2pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育50min,加入PP3(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29DNA聚合酶(4U)。孵育0.5、1、1.5、2、2.5、3h后,在上述体系中加入Cas12a(2nM)、crRNA3(1.4nM)、Quasar 670-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定670nm处Quasar 670的荧光强度。考察RCA聚合时间对目标物响应的影响实验,结果如图3D所示,随着RCA反应时间延长,Quasar 670荧光强度逐渐增大然后趋于稳定。
将miR-21(10pM)、Hp3(2pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育50min,加入PP3(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29DNA聚合酶(4U)。孵育2.5h后,在上述体系中加入Cas12a(0、0.2、0.6、1、1.4、2、3nM)、crRNA3(1.4nM)、Quasar 670-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定670nm处Quasar 670的荧光强度。考察Cas12a的浓度对目标物响应的影响实验,结果如图3E所示,随着Cas12a浓度增大,Quasar 670荧光强度逐渐增大然后趋于稳定。
将miR-21(10pM)、Hp3(2pM)、Klenow Fragment片段与Nt.BbvCI于NEBuffer 2缓冲液中孵育50min,加入PP3(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29DNA聚合酶(4U)。孵育2.5h后,在上述体系中加入Cas12a(2nM)、crRNA3(0、0.2、0.6、1、1.4、2、3nM)、Quasar 670-DNA(100nM)孵育1h,最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h,测定670nm处Quasar 670的荧光强度。考察crRNA2的浓度对目标物响应的影响实验,结果如图3F所示,随着crRNA2浓度增大,Quasar 670荧光强度逐渐增大然后趋于稳定。
实施例6对3种脑损伤相关miRNAs的区分定量检测,步骤如下:
将let-7a、miR-30e、miR-21与Hp1(2pM)、Hp2(2pM)、Hp3(2pM)、Klenow fragment、Nt.BbvCI、dNTPs(0.02mM)于、NEBuffer 2缓冲溶液中孵育40min,加入PP1(5nM)、PP2(5nM)、PP3(5nM)、T4 DNA连接酶及其缓冲体系,于37℃反应1h后加入phi29 DNA聚合酶(4U)。孵育1h后,在上述体系中加入Cas12a(20nM)、激活链-1(30nM)、信号探针-T(30nM)孵育2.5h。分管加入Cas12a(1nM),crRNA1(crRNA2 or crRNA3)(1nM),FAM-DNA(TAMRA-DNA or Quasar670-DNA)(100nM)37℃孵育1h。最后加入0.24mg mL-1[Cu(tz)]纳米片孵育0.5h。测定520nm处FAM的荧光强度。所得荧光图如图4A所示,随着let-7a浓度增大,520nm处荧光逐渐增强。荧光强度与let-7a浓度的相关性如图4B所示,随着let-7a浓度增大,荧光强度逐渐增强,在0.0125-1pM范围内,let-7a浓度与荧光强度呈线性相关。测定580nm处TAMRA的荧光强度。所得荧光图如图4C所示,随着miR-30e浓度增大,580nm处荧光逐渐增强,荧光强度与miR-30e浓度的相关性如图4D所示,随着miR-30e浓度增大,荧光强度逐渐增强,在0.0125-1pM范围内,miR-30e浓度与荧光强度呈线性相关。测定580nm处Quasar 670的荧光强度。所得荧光图如图4E所示,随着miR-21浓度增大,670nm处荧光逐渐增强。荧光强度与miR-21浓度的相关性如图4F所示,随着miR-21浓度增大,荧光强度逐渐增强,在0.0125-1pM范围内,miR-21浓度与荧光强度呈线性相关。
实施例7实际人唾液样本中3种脑损伤相关miRNAs的区分定量检测,步骤如下:
通过动物miRNA提取试剂盒提取人唾液样本中的miRNAs。然后,通过标准加入法,在提取液中加入不同浓度的miRNAs,按照三种脑损伤相关miRNAs检测步骤进行分析。根据标准曲线计算得到人唾液样本中三种脑损伤相关miRNAs的含量,其回收率结果如表1所示。
表1是实施例5中人唾液样本中3种脑损伤相关miRNAs检测的回收率结果,如表所示,回收率均在90%到109%之间,a代表let-7a,b代表miR-30e,c代表miR-21(n=3),说明复杂基质对检测不产生明显干扰,该方法具有良好的选择性,能用于实际样品的测定。
表1
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种区分定量检测三种脑损伤相关miRNAs的荧光探针,其特征在于,包括:发卡探针Hp1、Hp2、Hp3;挂锁探针PP1、PP2、PP3;crRNA-1、crRNA-2、crRNA-3;信号探针FAM-DNA、TAMRA-DNA、Quasar 670-DNA;所述信号探针的5’端分别被不同的荧光基团修饰;
所述三种脑损伤相关miRNAs为let-7a、miR-30e和miR-21。
2.根据权利要求1所述的一种区分定量检测三种脑损伤相关miRNAs的荧光探针,其特征在于,
Hp1:AACTATACAACCTACTACCTCATAATCACGGCTGAGGGACTAATGAGGTAGTAGGTATCCTCAGC,如SEQ ID NO:1所示;
Hp2:CTTCCAGTCAAGGATGTTTACATAATCACGGCTGAGGGACTAATGTAAACATCCTTATCCTCAGC,如SEQ ID NO:2所示;
Hp3:TCAACATCAGTCTGATAAGCTATAATCACGGCTGAGGGACTAATAGCTTATCAGACATCCTCAGC,如SEQ ID NO:3所示;
crRNA-1:UAAUUUCUACUAAGUGUAGAUGAUCGUUACGCUAACUAUGA,如SEQ ID NO:4所示;
crRNA-2:UAAUUUCUACUAAGUGUAGAUAGUUGCCGUACCGAUCGACC,如SEQ ID NO:5所示;
crRNA-3:UAAUUUCUACUAAGUGUAGAUUCCUGCUUAGUGAUUUCAGA,如SEQ ID NO:6所示;
PP1:Phosphate-CTACTACCTCAGATCGTTACGCTAACTATGAGGAAAAGGGGAGAACTATACAAC,如SEQ ID NO:7所示;
PP2:Phosphate-CTACTACCTCAGATCGTTACGCTAACTATGAGGAAAAGGGGAGAACTATACAAC,如SEQ ID NO:8所示;
PP3:Phosphate-GGATGTTTACAAGTTGCCGTACCGATCGACCGGAAAAGGGGAGCTTCCAGTCAA,如SEQ ID NO:9所示;
FAM-DNA:FAM-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT,如SEQ ID NO:10所示;
TAMRA-DNA:TAMRA-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT,如SEQ ID NO:11所示;
Quasar 670-DNA:Quasar 670-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT,如SEQ ID NO:12所示。
3.权利要求1或2所述的荧光探针,在如下任一所述中的应用:
(1)制备区分定量检测多种脑损伤相关miRNAs的产品;
(2)区分定量检测多种脑损伤相关miRNAs。
4.一种区分定量检测多种脑损伤相关miRNAs的试剂和/或试剂盒,其特征在于,含有权利要求1或2所述的荧光探针。
5.权利要求4所述的试剂和/试剂盒在区分定量检测多种脑损伤相关miRNAs中的应用。
6.一种基于自引物指数扩增Cas12a串联反应和[Cu(tz)]纳米片的新型生物传感平台的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)制备权利要求1或2所述的荧光探针各个组分,将Hp1、Hp2、Hp3水溶液于95℃水浴反应5分钟,然后自然冷却至室温;
(2)[Cu(tz)]纳米片的制备:将五水硫酸铜和抗坏血酸溶解于水中,加入氢氧化钠得到氧化亚铜纳米粒,水洗分离后分散于水中;将1,2,4-三氮唑、聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸溶解于水中,再加入上述氧化亚铜纳米粒分散液,10℃冰浴1小时,得到[Cu(tz)]纳米片;
(3)信号扩增:将步骤(1)所得的发卡探针Hp1、Hp2、Hp3水溶液与目标物反应后,加入Klenow Fragment片段、Nt.BbvCI切刻内切酶、反应底物dNTPs进行SDA扩增;再加入挂锁探针PP1、PP2、PP3水溶液、T4 DNA连接酶、phi29 DNA聚合酶、反应底物dNTPs得到RCA扩增产物;之后分管加入相应的crRNA、信号探针以及Cas12a;最后,加入[Cu(tz)]纳米片;
(3)根据荧光强度对相应目标物的浓度绘制标准曲线;根据520 nm处荧光强度对let-7a的浓度绘制标准曲线,根据580 nm处荧光强度对miR-30e的浓度绘制标准曲线,根据670nm处荧光强度对miR-21的浓度绘制标准曲线;
(4)将待测样品按照步骤(3)操作,根据标准曲线,获得待测样本中三种脑损伤相关miRNAs的浓度,完成对待测人唾液样本中三种脑损伤相关miRNAs的定量检测。
7.根据权利要求6所述的一种基于自引物指数扩增Cas12a串联反应和[Cu(tz)]纳米片的新型生物传感平台的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
目标物let-7a组所用Hp1的浓度为0-5 pM且大于0;Klenow Fragment片段的浓度为0-5U且大于0;Nt.BbvCI切刻内切酶的浓度为0-10 U且大于0;PP1的浓度为0-10 nM且大于0;T4DNA连接酶的浓度为0-10 U且大于0;phi29 DNA聚合酶的浓度为0-10 U且大于0;Cas12a的浓度为0-30 nM且大于0;crRNA1的浓度为0-30 nM且大于0。
8.根据权利要求6所述的一种基于自引物指数扩增Cas12a串联反应和[Cu(tz)]纳米片的新型生物传感平台的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
目标物miR-30e组所用Hp2的浓度为0-5 pM且大于0;Klenow Fragment片段的浓度为0-5 U且大于0、Nt.BbvCI切刻内切酶的浓度为0-10 U且大于0;PP2的浓度为0-10 nM且大于0;T4 DNA连接酶的浓度为0-10 U且大于0;phi29 DNA聚合酶的浓度为0-10 U且大于0;Cas12a的浓度为0-30 nM且大于0;crRNA2的浓度为0-30 nM且大于0;
优选的,目标物miR-21组所用Hp3的浓度为0-5 pM且大于0;Klenow Fragment片段的浓度为0-5 U且大于0、Nt.BbvCI切刻内切酶的浓度为0-10 U且大于0;PP3的浓度为0-10 nM且大于0;T4 DNA连接酶的浓度为0-10 U且大于0;phi29 DNA聚合酶的浓度为0-10 U且大于0;Cas12a的浓度为0-30 nM且大于0;crRNA3的浓度为0-30 nM且大于0。
9.权利要求6-8任一所述的制备方法制备得到的传感平台。
10.权利要求9所述的传感平台在区分定量三种脑损伤相关miRNAs中的应用。
CN202310725054.3A 2023-06-19 2023-06-19 一种自引物扩增串联Cas12a和[Cu(tz)]的新型生物传感平台的制备方法 Pending CN116716395A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310725054.3A CN116716395A (zh) 2023-06-19 2023-06-19 一种自引物扩增串联Cas12a和[Cu(tz)]的新型生物传感平台的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310725054.3A CN116716395A (zh) 2023-06-19 2023-06-19 一种自引物扩增串联Cas12a和[Cu(tz)]的新型生物传感平台的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116716395A true CN116716395A (zh) 2023-09-08

Family

ID=87865815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310725054.3A Pending CN116716395A (zh) 2023-06-19 2023-06-19 一种自引物扩增串联Cas12a和[Cu(tz)]的新型生物传感平台的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116716395A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hao et al. A dual target-recycling amplification strategy for sensitive detection of microRNAs based on duplex-specific nuclease and catalytic hairpin assembly
JP2016537990A (ja) 核酸プローブ及びゲノム断片検出方法
CN107937482B (zh) 一种检测多核苷酸激酶的试剂盒及其检测方法
CN105803074A (zh) 一种被双向链置换的引物型核酸荧光探针
CN116287129B (zh) 一种基于回折crRNA的超短链miRNA检测方法及系统
CN113088557B (zh) 一种同时检测多种dna糖基化酶的荧光化学传感器及其检测方法和应用
WO2023025259A1 (zh) 检测微小rna的方法和试剂盒
WO2012125220A2 (en) Methods for isolation, identification, and quantification of mirnas
CN114250276B (zh) 基于指数扩增反应和Argonaute核酸酶的microRNA检测体系及方法
Li et al. Dual enzyme-assisted one-step isothermal real-time amplification assay for ultrasensitive detection of polynucleotide kinase activity
CN114250272B (zh) 一种基于crispr的荧光生物传感器及其在dna糖基化酶检测中的应用
WO2024012467A1 (en) Fluorescent pcr method for nucleic acids detection using the combination of primer-activated polymerization and probes
CN105950755B (zh) 基于分裂式识别模式结合级联信号放大策略检测microRNA的方法
US20240229121A1 (en) Micro-rna detection method and kit
CN112852927A (zh) 一种基于荧光自抑制探针的等温扩增系统及方法
CN116716395A (zh) 一种自引物扩增串联Cas12a和[Cu(tz)]的新型生物传感平台的制备方法
CN110592186A (zh) 一种and分子逻辑门传感体系及其制备方法和应用
CN112080552B (zh) 一种基于G四链体分子信标双酶级联等温扩增的检测目的miRNA的方法
CN115418392A (zh) 一种基于点击化学末端转移酶及CRISPRCas12a对miRNA的检测方法
CN113151420B (zh) 一步法荧光检测体系及dna糖基化酶活性的检测方法和应用
CN111850103B (zh) 一种基于阳离子共轭聚合物和核酸酶辅助循环扩增的检测目的核酸的方法
Wen et al. An ATP-fueled nucleic acid signal amplification strategy for highly sensitive microRNA detection
CN114507706A (zh) 基于酶dna修复级联驱动荧光团编码/去编码的生物传感器及其在端粒酶检测中的应用
JP2022534440A (ja) 生体分子のデジタルマルチプレックス検出および/または定量化の方法ならびにその使用
JP2022521772A (ja) 核酸を検出するための係留酵素の使用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination