论著
催化发夹自组装联合CRISPR-Cas12a传感技术在外泌体源性微小RNA-21的应用
中华检验医学杂志, 2024,47(2) : 152-158. DOI: 10.3760/cma.j.cn114452-20230906-00120
摘要
目的

建立一种催化发夹自组装(CHA)联合成簇间隔的短回文重复序列及其关联蛋白12a(CRISPR-Cas12a)的传感技术,用于外泌体源性微小RNA-21(miR-21)的检测并分析其性能。

方法

选取2023年9—10月在陆军军医大学第一附属医院确诊为乳腺癌的患者8例为乳腺癌组;选取同期健康体检者8名为健康对照组。采用试剂盒提取血浆外泌体及其miR-21。针对miR-21序列设计DNA发夹和CRISPR RNA序列。通过聚丙烯酰胺凝胶电泳和荧光分光光度计验证检测技术可行性。进一步优化发夹浓度、CHA反应时间、Cas12a蛋白浓度和Cas12a蛋白反应时间。在此基础上,检测不同浓度(0、0.1、0.5、1.0、2.5、5.0、7.5、10.0 nmol/L)的miR-21,收集荧光强度采用一元线性回归方法做线性分析以评价方法学的灵敏度,同时检测不同类型miRNA(miR-31、miR-26a、miR-192、miR-25-3p)及空白对照以评价方法学特异性。采用病例对照研究,用该检测技术和逆转录PCR方法检测乳腺癌组和健康对照组血浆外泌体源性miR-21的相对表达水平以评价其临床样本检测能力。

结果

应用CHA联合CRISPR-Cas12a技术建立了外泌体源性miR-21的检测方法。该方法检测miR-21的浓度与荧光强度呈良好的线性关系(相关系数为0.966 7),线性检测范围为0.1~10.0 nmol/L,检测限为87.81 pmol/L。miR-21的检测荧光强度为450.27±23.96,高于miR-31、miR-26a、miR-192、miR-25-3p和空白对照组(分别为98.89±7.35、98.12±2.07、98.93±2.45、96.66±2.45、82.93±3.54),差异均有统计学意义(P均<0.001)。逆转录PCR结果显示,乳腺癌组血浆外泌体源性miR-21相对表达水平高于健康对照组(1.83±0.27比0.93±0.12,P<0.001);CHA联合 CRISPR-Cas12a检测技术结果显示,乳腺癌组血浆外泌体源性miR-21相对表达水平高于健康对照组(1.94±0.21比0.98±0.08,P<0.001);CHA联合 CRISPR-Cas12a检测技术与逆转录PCR检测的乳腺癌组和健康对照组的血浆外泌体源性miR-21相对表达水平比较,差异无统计学意义(P均>0.05)。

结论

建立了CHA联合CRISPR-Cas12a检测外泌体源性miR-21的高灵敏度与高特异性的传感技术,其检测血浆外泌体源性miR-21的结果与逆转录PCR结果一致,可用于乳腺癌患者筛查。

引用本文: 王彬潘, 汤晓琦, 赵爽, 等.  催化发夹自组装联合CRISPR-Cas12a传感技术在外泌体源性微小RNA-21的应用 [J] . 中华检验医学杂志, 2024, 47(2) : 152-158. DOI: 10.3760/cma.j.cn114452-20230906-00120.
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外泌体是一类介导体内生物信息分子传递的细胞外泌性囊泡,包含多种不同分子,如蛋白质、DNA、微小RNA(microRNA,miRNA)等1, 2,其中 miRNA在基因表达调控上的重要作用备受关注。外泌体源性miRNA相对于体液中游离的miRNA有其独特的优势:首先,外泌体源性miRNA并非随机整合入外泌体,而是通过一种分拣机制,使外泌体源性miRNA更具特异性3;其次,外泌体的脂质双分子层结构对miRNA起到了很好的保护作用,保护miRNA免受周围微环境中的RNA酶降解,使其具有更高的稳定性。其中miR-21是癌症中最常见的异常miRNA之一。miR-21在乳腺癌中被广泛研究,并证实其在乳腺癌的发生、发展与转移中发挥着重要作用4, 5。最近研究表明,相对于健康人,乳腺癌患者的血浆外泌体源性miR-21显著上升,能为乳腺癌的早期诊断提供参考价值6。因此,建立高灵敏度、高特异性的外泌体源性miR-21检测技术已成为近年来研究热点。

 
 
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