MicroRNA-155 (miR-155), which facilitates breast tumor growth and invasion by promoting tumor cell proliferation and inhibiting cell apoptosis, is considered an ideal early diagnostic and prognostic marker. Herein, we developed a self-assembled hybridization chain reaction (HCR)-based photoacoustic (PA) nanoprobe for highly sensitive in situ monitoring of dynamic changes in miR-155 expression during breast tumorigenesis and chemotherapy. The PA nanoprobes (Au-H1/PEG and Au-H2/PEG) were constructed by linking poly(ethylene glycol) (PEG) and two hairpin DNA strands (H1 and H2, respectively) to the surface of gold nanoparticles (AuNPs). In the presence of miR-155, the PA nanoprobes self-assembled into Au aggregates via HCR between H1, H2, and miR-155. The decreased interparticle distance in these aggregates enhanced the surface plasmon resonance (SPR) in the AuNPs. Consequently, the absorption peak of the PA nanoprobes red-shifted, and strong PA signals were generated. This strategy enabled the sensitive and quantitative detection of miR-155 with a low detection limit of 0.25 nM. As a result, PA signals of miR-155 were captured on the second day after tumor inoculation when the solid tumor had not yet formed. Dynamic changes in miR-155 during tumor growth and chemotherapy were also monitored in real time to assess the therapeutic effects via PA imaging. By virtue of these advantages, the PA nanoprobes may provide a powerful platform for in situ detection of miR-155 and thus real-time monitoring of tumorigenesis and drug response in breast cancer.

中文翻译：

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可视化miR-155以通过自组装的光声纳米探针监测乳腺癌的发生和对化疗药物的反应

MicroRNA-155（miR-155）通过促进肿瘤细胞增殖和抑制细胞凋亡促进乳腺肿瘤生长和侵袭，被认为是理想的早期诊断和预后标志物。本文中，我们开发了一种基于自组装的杂交链反应（HCR）的光声（PA）纳米探针，用于在乳腺肿瘤发生和化疗过程中对miR-155表达动态变化进行高度灵敏的原位监测。通过将聚乙二醇（PEG）和两条发夹DNA链（分别为H1和H2）连接到金纳米颗粒（AuNPs）的表面，构建了PA纳米探针（Au-H1 / PEG和Au-H2 / PEG）。在存在miR-155的情况下，PA纳米探针通过H1，H2和miR-155之间的HCR自组装为Au聚集体。这些聚集体中减小的颗粒间距离增强了AuNPs中的表面等离振子共振（SPR）。因此，PA纳米探针的吸收峰发生了红移，并生成了很强的PA信号。该策略能够以0.25 nM的低检测限对miR-155进行灵敏和定量的检测。结果，当尚未形成实体瘤时，在肿瘤接种后的第二天捕获了miR-155的PA信号。还实时监测miR-155在肿瘤生长和化疗过程中的动态变化，以通过PA成像评估治疗效果。凭借这些优势，PA纳米探针可以为miR-155的原位检测提供强大的平台，从而可以实时监测乳腺癌的发生和药物反应。PA纳米探针的吸收峰发生红移，并产生强PA信号。该策略能够以0.25 nM的低检测限对miR-155进行灵敏和定量的检测。结果，当尚未形成实体瘤时，在肿瘤接种后的第二天捕获了miR-155的PA信号。还实时监测miR-155在肿瘤生长和化疗过程中的动态变化，以通过PA成像评估治疗效果。凭借这些优势，PA纳米探针可以为miR-155的原位检测提供强大的平台，从而可以实时监测乳腺癌的发生和药物反应。PA纳米探针的吸收峰发生红移，并产生强PA信号。该策略能够以0.25 nM的低检测限对miR-155进行灵敏和定量的检测。结果，当尚未形成实体瘤时，在肿瘤接种后的第二天捕获了miR-155的PA信号。还实时监测miR-155在肿瘤生长和化疗过程中的动态变化，以通过PA成像评估治疗效果。凭借这些优势，PA纳米探针可以为miR-155的原位检测提供强大的平台，从而可以实时监测乳腺癌的发生和药物反应。25 nM。结果，当尚未形成实体瘤时，在肿瘤接种后的第二天捕获了miR-155的PA信号。还实时监测miR-155在肿瘤生长和化疗过程中的动态变化，以通过PA成像评估治疗效果。凭借这些优势，PA纳米探针可以为miR-155的原位检测提供强大的平台，从而可以实时监测乳腺癌的发生和药物反应。25 nM。结果，当尚未形成实体瘤时，在肿瘤接种后的第二天捕获了miR-155的PA信号。还实时监测miR-155在肿瘤生长和化疗过程中的动态变化，以通过PA成像评估治疗效果。凭借这些优势，PA纳米探针可以为miR-155的原位检测提供强大的平台，从而可以实时监测乳腺癌的发生和药物反应。