MicroRNAs (miRNAs)是非编码内源性小 RNA 分子，在基因转录后调控中起着关键作用，准确检测 miRNAs 对早期临床诊断至关重要。然而，miRNAs 的独特特性（如丰度低、存活时间短、体积小和成员序列相似）使其难以准确检测。

传统的 miRNAs 检测方法具有灵敏度低、无法绝对定量、样品消耗量大和成本高等局限。最近，连接酶链式反应(Ligase chain reaction, LCR)的引入可以实现高特异性和高灵敏度的 miRNAs 定量检测。但是，传统酶依赖型 LCR 的连接效率较低。本论文发展了基于单个量子点(Quantum dots, QD)的荧光共振能量转移(Forster resonance energy transfer ,FRET)纳米传感器，能够实现基于无铜和无酶循环点击化学介导的三循环 LCR 准确检测 miRNAs。高效的无铜、无酶点击化学连接可以将目标产物转化为探针连接产物，无需酶的逆转录、铜催化剂和连接酶的参与。该方法将 QD-寡核苷酸-Cy5 纳米传感器与单分子检测相结合，显著提高检测灵敏度，可用于检测健康人群和癌症患者组织中 miRNAs 含量的不同表达。

本文在待测 miRNAs 存在时（图 1），DNA 探针 1 和 DNA 探针 2 与 miRNAs 互补，通过引发点击化学反应相连接。DNA探针1、2的连接产物可以作为模板继续诱导 DNA 探针 3 和 DNA 探针 4 连接，启动点击化学介导的三循环 LCR 反应，产生大量 DNA 探针 1、2 连接产物。随后加入的捕获探针可以和报告探针与探针 1、2 连接产物杂交，自组装到单个 QD 生成 QD-寡核苷酸-Cy5 纳米传感器，产生 FRET。当 miRNAs 不存在时，DNA 探针 1 和 DNA 探针 2 相距较远，无法进行点击化学反应，因而不会产生 FRET 信号。

本文发展的纳米传感器具有较好选择性和超高灵敏度（图 2），检测限低至 3.87×10^-17 M，并且可以区分单碱基错配。

该纳米传感器可以应用于检测健康人和非小细胞肺癌(nonsmall cell lung cancer, NSCLC)患者组织中 miRNA-155 的表达水平（图 3），与 qRT-PCR 测得的结果一致，在临床诊断中具有潜在应用价值。

在这项研究中，我们发展了一种无铜和无酶点击化学介导的单个 QD 纳米传感器，该传感器具有较好选择性和超高灵敏度，可以应用于检测健康人和非小细胞肺癌(NSCLC)患者组织中 miRNAs 的表达水平。该纳米传感器可以通过简单改变 DNA 探针序列，应用于检测各种核糖核酸。

• A copper-free and enzyme-free click chemistry-mediated single quantum dot nanosensor for accurate detection of microRNAs in cancer cells and tissues
  Zi-yue Wang, Dong-ling Li, Xiaorui Tian and Chun-yang Zhang*（张春阳，山东师范大学）
  Chem. Sci., 2021, 12, 10426-10435
  http://doi.org/10.1039/D1SC01865E

  

  
  

王子月 博士

山东师范大学

本文第一作者，2021 年 6 月获得山东师范大学理学博士学位。发表 SCI 文章 15 篇，累计影响因子超过 80，申请 6 项国家发明专利，参与国家自然科学基金重点项目。研究方向：生化分析。

张春阳 教授

山东师范大学

本文通讯作者，山东师范大学化学化工与材料科学学院教授，博士生导师，国家杰出青年基金、国家“万人计划”科技创新领军人才和中国科学院"百人计划"获得者，国务院政府特殊津贴专家。1999 年于北京大学化学与分子工程学院获博士学位，随后进入清华大学单原子分子测控教育部重点实验室做博士后。2001 年赴美先后在 Emory University 生物医学工程系、The Johns Hopkins University 生物医学工程系和 The City University of New York 继续从事科学研究。主要研究方向为生化分析、单分子检测和成像及量子点在药物开发和临床诊断中的应用研究。主持国家杰出青年基金、国家重大仪器研制专项、国家自然科学基金重点项目、国家科技部 973 计划子课题、中国科学院知识创新工程重要方向项目等课题，在 Chemical Review、Nature Materials、Accounts of Chemical Research、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie International Edition和Analytical Chemistry 等杂志发表文章 200 余篇，研究成果被 Science、Nature、Nature Materials、Analytical Chemistry 和 Science Daily 等国际权威期刊报道评论。荣获广东省“南粤百杰”、山东省有突出贡献中青年专家、山东省优秀科技工作者、山东省富民兴鲁劳动奖章、山东省优秀研究生指导教师等称号。