基因組DNA中的5-羥甲基胞嘧啶(5-Hydroxymethylcytosine in genomic DNA, 5hmC-DNA)是一種主要的表觀遺傳標(biāo)記，在癌癥進(jìn)展等廣泛的生物過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而，由于5hmC-DNA豐度低且非靶點(diǎn)干擾嚴(yán)重，在高度復(fù)雜的生物標(biāo)本中高效檢測(cè)5hmC-DNA仍然是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。利用MXene作為信號(hào)助推器，本文提出了一種電化學(xué)生物傳感技術(shù)，用于超靈敏地檢測(cè)復(fù)雜生物樣本中的5hmC-DNA。該技術(shù)集成了5hmC羥基的酶催化轉(zhuǎn)化、5hmC- dna靶點(diǎn)的序列特異性識(shí)別和簡(jiǎn)單的電化學(xué)反應(yīng)。值得注意的是，納米Ti
3C
2T
x MXene作為一種高導(dǎo)電劑被引入，大大提高了信號(hào)。該技術(shù)不僅在5hmC- dna (1.0 × 10−13 ~ 1.0 × 10−9 m)范圍內(nèi)具有良好的線性反應(yīng)，最低檢測(cè)限為59 fM，而且對(duì)包括胞嘧啶(C)和5-甲基胞嘧啶(5mC)在內(nèi)的5hmC類似物具有良好的選擇性。更重要的是，概念驗(yàn)證證明了該技術(shù)可以直接從復(fù)雜的背景中檢測(cè)5hmC-DNA，包括受照或未受照小鼠的細(xì)胞基因組提取物和血清，這表明該技術(shù)在早期癌癥篩查等多種應(yīng)用中具有良好的應(yīng)用前景。
圖1. 5個(gè)hmC-DNA在復(fù)雜背景下的電化學(xué)檢測(cè)示意圖，包括樣品預(yù)處理和MXene增強(qiáng)的電化學(xué)檢測(cè)。
圖2. 生物傳感器的修飾與表征。
圖3. 檢測(cè)5hmC不同材料的選擇與驗(yàn)證。
圖4. Ti
3C
2T
x MXene增強(qiáng)5hmC-DNA檢測(cè)方法的優(yōu)化。
圖5。所開(kāi)發(fā)技術(shù)的分析性能。
圖6. 從復(fù)雜標(biāo)本中檢測(cè)5hmC-DNA技術(shù)的驗(yàn)證。
相關(guān)科研成果由中國(guó)科學(xué)院大學(xué)溫州研究所Gen Yang等人于2024年發(fā)表在Advanced Functional Materials（DOI: 10.1002/adfm.202313118）上。原文：MXene Boosted Ultrasensitive Electrochemical Detection of 5-Hydroxymethylcytosine in Genomic DNA from Complex Backgrounds.
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202313118
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
