探针的高亲和力、高特异性和高信背比对于从复杂背景中特异性识别和鉴定肿瘤细胞非常重要。多价结合是一个非常有用的策略来获得高性能的探针，但是功能单元不合理的空间分布可能会导致探针性能降低，包括随机取向、缠绕和拥挤效应等问题。
近日，湖南大学化学化工学院的研究团队利用框架核酸DNA三棱柱的空间特性，构建了两面神DNA三棱柱纳米结构（3Zy1-JTP-3）用于灵敏检测和特异性分离肿瘤细胞。框架核酸为核酸适配体和其他功能单元的空间分离提供了结构支持，从而减少了相互干扰。研究人员进一步将DNA三棱柱连接形成“手拉手”的多价DNA三棱柱结构（Zy1-MTP），发现其对靶细胞的荧光强度是3Zy1-JTP-3的9倍以上，亲和力提高将近一个数量级，对血液中肿瘤细胞的捕获效率超过90%。
DNA三棱柱兼具结构上的刚性和空间上的可寻址性等特性，有利于控制分子取向，实现不同功能单元的空间分离。首先，DNA三棱柱结构是刚性的，在空间上可以起到结构支撑作用，将核酸适配体和其他功能单元在空间上的分离；其次，DNA三棱柱可以精确控制配体和功能单元的数量，有效提高探针的亲和力和信号强度，从而兼顾了探针的高亲和力、高特异性和高信号强度。
正是基于空间优势和多价效应，这种DNA纳米结构实现了灵敏的细胞检测。进一步将此纳米结构的信号单元置换成生物素，与链霉亲和素修饰的磁珠发生多价结合，即可通过磁分离的方法实现全血中细胞的特异性捕获。这一多价纳米结构除了秉承原有的优势以外，还能像“双面胶”一样将细胞和磁珠牢牢粘合在一起，为复杂生物样本中的稀有细胞的高效捕获提供一种新的策略。
论文信息
Spatially Controlled DNA Frameworks for Sensitive Detection and Specific Isolation of Tumor Cells
Lei Luo, Jiaojiao Li, Yuan Zhou, Dongliu Xiang, Yanan Luan, Qing Wang, Jin Huang, Jianbo Liu, Xiaohai Yang, Kemin Wang
文章的第一作者是湖南大学化学化工学院的博士研究生罗磊和硕士研究生李娇娇。
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202411382
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