The sensitive analysis of microRNAs (miRNAs) in cerebrospinal fluid (CSF) holds promise for the minimally invasive early diagnosis of brain cancers such as pediatric medulloblastoma but remains challenging due partially to a lack of facile yet sensitive sensing methods. Herein, an enzyme-free triple-signal amplification electrochemical assay for miRNA was developed by integrating the target-triggered cyclic strand-displacement reaction (TCSDR), hybridization chain reaction (HCR), and methylene blue (MB) intercalation. In this assay, the presence of target miRNA (miR-9) initiated the TCSDR and produced primers that triggered the subsequent HCR amplification to generate copious double-stranded DNAs (dsDNAs) on the electrode surface. Intercalation of a large number of MB reporters into the long nicked double helixes of dsDNAs yielded a more enhanced signal of differential pulse voltammetry. The enzyme-free multiple-amplification approach allowed for highly sensitive (detection limit: 6.5 fM) and sequence-specific (single-base mismatch resolution) detection of miR-9 from tumor cells and human CSF with minimal sample consumption (10 μL). Moreover, the clinical utilization of this method was documented by accurate discrimination of five medulloblastoma patients from the nontumoral controls. In light of its sensitivity, specificity, and convenience of use, this electrochemical method was expected to facilitate the early detection of malignant brain tumors.

中文翻译：

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脑脊液中髓母细胞瘤相关 Microrna 的非酶多放大电化学检测

对脑脊液 (CSF) 中 microRNA (miRNA) 的灵敏分析有望对小儿髓母细胞瘤等脑癌进行微创早期诊断，但部分原因是缺乏简便而灵敏的传感方法，因此仍然具有挑战性。在此，通过整合靶向触发的循环链置换反应 (TCSDR)、杂交链反应 (HCR) 和亚甲蓝 (MB) 嵌入，开发了一种用于 miRNA 的无酶三信号放大电化学测定。在此测定中，目标 miRNA (miR-9) 的存在启动了 TCSDR 并产生了触发后续 HCR 扩增的引物，从而在电极表面上产生了大量的双链 DNA (dsDNA)。将大量 MB 报告基因插入 dsDNA 的长切口双螺旋结构中，产生了更强的微分脉冲伏安信号。无酶多重扩增方法允许以最少的样品消耗量 (10 μL) 从肿瘤细胞和人 CSF 中高度灵敏（检测限：6.5 fM）和序列特异性（单碱基错配分辨率）检测 miR-9。此外，通过从非肿瘤对照中准确区分五名髓母细胞瘤患者，记录了该方法的临床应用。鉴于其灵敏度、特异性和使用方便性，这种电化学方法有望促进恶性脑肿瘤的早期检测。无酶多重扩增方法允许以最少的样品消耗量 (10 μL) 从肿瘤细胞和人 CSF 中高度灵敏（检测限：6.5 fM）和序列特异性（单碱基错配分辨率）检测 miR-9。此外，通过从非肿瘤对照中准确区分五名髓母细胞瘤患者，记录了该方法的临床应用。鉴于其灵敏度、特异性和使用方便性，这种电化学方法有望促进恶性脑肿瘤的早期检测。无酶多重扩增方法允许以最少的样品消耗量 (10 μL) 从肿瘤细胞和人 CSF 中高度灵敏（检测限：6.5 fM）和序列特异性（单碱基错配分辨率）检测 miR-9。此外，通过从非肿瘤对照中准确区分五名髓母细胞瘤患者，记录了该方法的临床应用。鉴于其灵敏度、特异性和使用方便性，这种电化学方法有望促进恶性脑肿瘤的早期检测。通过从非肿瘤对照中准确区分五名成神经管细胞瘤患者，记录了这种方法的临床应用。鉴于其灵敏度、特异性和使用方便性，这种电化学方法有望促进恶性脑肿瘤的早期检测。通过从非肿瘤对照中准确区分五名成神经管细胞瘤患者，记录了这种方法的临床应用。鉴于其灵敏度、特异性和使用方便性，这种电化学方法有望促进恶性脑肿瘤的早期检测。