Angew. Chem.：近红外光触发的杂交链式反应实现时间和空间上可控的信号放大

信号放大技术在生化分析和疾病诊断等领域具有重要的意义。其中，杂交链式反应（hybridization chain reaction，HCR）是一种基于DNA链取代反应的等温信号放大技术。在HCR体系中，靶分子引发两种DNA发夹结构的茎环交替开环，自组装形成包含大量重复单元的线性双链DNA纳米结构。该方法具有免酶和放大效率高等优点，被广泛用于活细胞内低丰度RNA的定量检测。然而，该体系在时间和空间上缺乏可控性，遇到靶分子RNA将立即引发链式反应，从而无法实现在特定的时间和位置上对复杂生物体系中靶标分子的放大检测。开发“时-空”可控的信号放大方法和技术，依然是化学测量学领域一个挑战。

针对这一难题，国家纳米科学中心李乐乐研究员（点击查看介绍）课题组提出近红外光触发杂交链式反应的概念性方法，实现了“时-空”可控的信号放大和RNA检测。该方法的核心是对HCR的发夹结构单元进行工程改造，使其反应活性具有紫外光可激活的特点，进而利用上转换发光技术，构建近红外光触发的、具有高空间和时间精度的HCR。基于该策略，功能发夹结构可以递送到生物系统中感兴趣的地方，即使递送过程中遇到靶分子RNA也不会发生链式反应；到达所需位点后，可以利用红外光选择性触发HCR启动，从而以超高灵敏度和高时空分辨率对RNA进行放大检测和成像。李乐乐课题组通过在细胞和活体水平对特定信使RNA（mRNA）的空间和时间分辨放大成像，验证了该方法。进一步结合亚细胞位点的靶向策略，实现在特定的细胞器内对mRNA进行可控的放大检测和成像。该方法操作简单、具有普适性，为日后研究低丰度RNA的细胞定位、定量检测、疾病诊断和治疗提供了必要的工具。

相关结果发表在Angewandte Chemie International Edition 上。

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Near-infrared Light-Initiated Hybridization Chain Reaction for Spatially- and Temporally-Resolved Signal Amplification

Hongqian Chu, Jian Zhao, Yongsheng Mi, Yuliang Zhao, Lele Li*

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201906224

导师介绍

李乐乐

https://www.x-mol.com/university/faculty/48480

（本稿件来自Wiley）