摘要

循環腫瘤RNA（ctRNA）是早期癌癥診斷的敏感生物標志物，能夠提供實時的基因表達譜以及循環腫瘤DNA所無法檢測到的腫瘤特異性特征。盡管其具有巨大潛力，但目前仍尚未開發出簡單、快速且靈敏的ctRNA檢測傳感器。我們首次提出了一種無需擴增的電化學生物傳感器，通過將CRISPR/Cas13a系統與銀離子（Ag?）介導的RNA探針和金多孔晶格納米電極（APLNE）結合來實現ctRNA的檢測。實驗中使用了含有三個胞嘧啶-胞嘧啶（C–C）錯配的RNA雙鏈作為信號探針，這種結構允許銀離子（Ag?）特異性地插入并形成穩定的C–Ag?–C配位復合物（RNA-3Ag?），從而產生強烈的氧化還原信號。為了進一步提升性能，采用了具有高度有序多孔結構的APLNE來增加有效表面積，從而改善探針的固定效果和電化學信號。當目標分子被識別后，CRISPR/Cas13a系統會切割RNA-3Ag?探針，導致信號顯著減弱。該生物傳感器能夠以超高靈敏度（檢測限LOD = 0.5 fM）在20分鐘內檢測到KRAS G12D ctRNA（一種關鍵的胰腺癌突變），并在復雜的生物樣本中表現出優異的特異性。由于該傳感器無需核酸擴增或使用有毒的氧化還原試劑，因此這種簡單、經濟且環保的平臺在基于液體活檢的癌癥診斷和即時癌癥篩查方面具有巨大潛力。

圖形摘要

循環腫瘤RNA（ctRNA）是早期癌癥診斷的敏感生物標志物，能夠提供實時的基因表達譜以及循環腫瘤DNA所無法檢測到的腫瘤特異性特征。盡管其具有巨大潛力，但目前仍尚未開發出簡單、快速且靈敏的ctRNA檢測傳感器。我們首次提出了一種無需擴增的電化學生物傳感器，通過將CRISPR/Cas13a系統與銀離子（Ag?）介導的RNA探針和金多孔晶格納米電極（APLNE）結合來實現ctRNA的檢測。實驗中使用了含有三個胞嘧啶-胞嘧啶（C–C）錯配的RNA雙鏈作為信號探針，這種結構允許銀離子（Ag?）特異性地插入并形成穩定的C–Ag?–C配位復合物（RNA-3Ag?），從而產生強烈的氧化還原信號。為了進一步提升性能，采用了具有高度有序多孔結構的APLNE來增加有效表面積，從而改善探針的固定效果和電化學信號。當目標分子被識別后，CRISPR/Cas13a系統會切割RNA-3Ag?探針，導致信號顯著減弱。該生物傳感器能夠以超高靈敏度（檢測限LOD = 0.5 fM）在20分鐘內檢測到KRAS G12D ctRNA（一種關鍵的胰腺癌突變），并在復雜的生物樣本中表現出優異的特異性。由于該傳感器無需核酸擴增或使用有毒的氧化還原試劑，因此這種簡單、經濟且環保的平臺在基于液體活檢的癌癥診斷和即時癌癥篩查方面具有巨大潛力。

圖形摘要