直接病毒基因检测：CRISPR/dCas9 介导的表面增强拉曼散射策略与酶催化信号放大,Analytical Chemistry

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直接病毒基因检测：CRISPR/dCas9 介导的表面增强拉曼散射策略与酶催化信号放大
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2023-03-30 , DOI: 10.1021/acs.analchem.2c05384
Ailing Su ₁ , Yuan Liu ₂ , Xiumian Cao _{1,

3} , Junyi Zhao ₁ , Weiqing Xu _{1,

4} , Chongyang Liang ₅ , Ping Li ₆ , Shuping Xu _{1,

4,

7}

Affiliation

人乳头瘤病毒（HPV）感染引起宫颈细胞异常生长，可能导致宫颈癌。为了有效预防宫颈癌的发生，以及术后更好的后续治疗，快速可靠的HPV DNA检测方法必不可少。在此，基于成簇规则间隔短回文重复序列（CRISPR）/dCas9技术和酶催化扩增反应，开发了一种表面增强拉曼散射（SERS）检测方法，实现了低含量HPV基因的简单快速检测。 . CRISPR/dCas9/sgRNA 复合物锚定在磁珠上方，可以精确捕获目标 DNA 序列，对 HPV 基因表现出高选择性。当生物素化的目标 DNA 存在时，他们可以将链霉亲和素修饰的辣根过氧化物酶 (HRP) 桥接到磁珠上，从而产生 HRP 修饰的缀合物。该偶联物允许其底物（3,3',5,5'-四甲基联苯胺，TMB）发生 HRP 催化反应。采用具有 SERS 避雷针效应的二氧化硅壳的金纳米星来测量 TMB 氧化产物的 SERS 光谱。酶催化和SERS共同促成SERS信号输出，确保了高检测灵敏度。该方法是在复杂系统中检测 HPV DNA 的概念证明。只需更改 sgRNA 序列，即可将当前方法应用于其他目标 DNA。许多上级预示着基于CRISPR/dCas9的SERS方法有望进一步应用于临床。该偶联物允许其底物（3,3',5,5'-四甲基联苯胺，TMB）发生 HRP 催化反应。采用具有 SERS 避雷针效应的二氧化硅壳的金纳米星来测量 TMB 氧化产物的 SERS 光谱。酶催化和SERS共同促成SERS信号输出，确保了高检测灵敏度。该方法是在复杂系统中检测 HPV DNA 的概念证明。只需更改 sgRNA 序列，即可将当前方法应用于其他目标 DNA。许多上级预示着基于CRISPR/dCas9的SERS方法有望进一步应用于临床。该偶联物允许其底物（3,3',5,5'-四甲基联苯胺，TMB）发生 HRP 催化反应。采用具有 SERS 避雷针效应的二氧化硅壳的金纳米星来测量 TMB 氧化产物的 SERS 光谱。酶催化和SERS共同促成SERS信号输出，确保了高检测灵敏度。该方法是在复杂系统中检测 HPV DNA 的概念证明。只需更改 sgRNA 序列，即可将当前方法应用于其他目标 DNA。许多上级预示着基于CRISPR/dCas9的SERS方法有望进一步应用于临床。采用具有 SERS 避雷针效应的二氧化硅壳的金纳米星来测量 TMB 氧化产物的 SERS 光谱。酶催化和SERS共同促成SERS信号输出，确保了高检测灵敏度。该方法是在复杂系统中检测 HPV DNA 的概念证明。只需更改 sgRNA 序列，即可将当前方法应用于其他目标 DNA。许多上级预示着基于CRISPR/dCas9的SERS方法有望进一步应用于临床。采用具有 SERS 避雷针效应的二氧化硅壳的金纳米星来测量 TMB 氧化产物的 SERS 光谱。酶催化和SERS共同促成SERS信号输出，确保了高检测灵敏度。该方法是在复杂系统中检测 HPV DNA 的概念证明。只需更改 sgRNA 序列，即可将当前方法应用于其他目标 DNA。许多上级预示着基于CRISPR/dCas9的SERS方法有望进一步应用于临床。

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Direct Virus Gene Detection: A CRISPR/dCas9-Mediated Surface-Enhanced Raman Scattering Strategy with Enzyme-Catalyzed Signal Amplification

The aberrant growth of cervical cells caused by the infection of human papillomavirus (HPV) may cause cervical cancer. In order to effectively prevent the occurrence of cervical cancer and for better follow-up treatment after surgery, a rapid and reliable detection method of HPV DNA is essential. Here, a surface-enhanced Raman scattering (SERS) detection method was developed based on the clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/dCas9 technique and the enzyme catalysis amplification reaction, which achieved a simple and rapid detection of low-content HPV genes. The CRISPR/dCas9/sgRNA complex was anchored above a magnetic bead, which can precisely capture target DNA sequences, exhibiting high selectivity for HPV genes. When the biotinylated target DNAs exist, they can bridge a streptavidin-modified horse radish peroxidase (HRP) to the magnetic bead, producing an HRP-decorated conjugate. This conjugate allows an HRP-catalyzed reaction for its substrate (3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine, TMB). Gold nanostars with a silica shell exhibiting the lightning rod effect of SERS were employed to measure the SERS spectra of the oxidative product of TMB. Enzyme catalysis and SERS co-contribute to the SERS signal output, ensuring a high detection sensitivity. This method is a proof of concept for detecting HPV DNAs in a complex system. The current method can be applied to other target DNAs simply by changing the sgRNA sequence. Many superiors portend that the CRISPR/dCas9-based SERS method is promising for further clinical application.

更新日期：2023-03-30

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