基于比色和光热传感的T4多聚核苷酸激酶/磷酸酶即时检测方法研究

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T4多聚核苷酸激酶/磷酸酶(T4 PNKP)参与机体DNA损伤修复过程,其异常表达会引起多种疾病的发生,T4 PNKP也可作为癌症等疾病治疗的潜在靶点。因此,T4PNKP的测定在临床诊断、疾病治疗和生物医学研究中都具有重要的意义。本文利用氧化型3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(ox TMB)和金纳米粒子(Au NPs)作为探针,建立了一系列T4 PNKP的即时检测方法,具体内容如下:第一,利用T4 PNKP引发的核酸扩增反应,以核酸标记的辣根过氧化物酶(HRP)作为介导,建立了一种基于TMB-H2O2体系的比色和光热双传感方法检测T4 PNKP。首先利用磁性微球捕获3’端磷酸基团修饰的模板短链核酸,T4 PNKP使模板链3’端去磷酸化,引发由末端脱氧核苷酸转移酶(Td T)催化的核酸扩增反应,继而通过扩增产物与HRP修饰的短链核酸杂交使大量HRP富集于磁性微球表面,利用HRP催化TMB-H2O2体系产生ox TMB。ox TMB为蓝色,在652 nm处有最大吸收,且具有良好的光热效应,当使用808 nm的激光照射时,ox TMB可使溶液温度升高。T4 PNKP的加入量与溶液中ox TMB的生成量密切相关,依此实现T4 PNKP的比色和光热双传感模式检测。结果表明,比色传感中,T4 PNKP检测的线性范围为5×10-4 U/m L~5×10-2 U/m L,在光热传感模式中,T4 PNKP检测的线性范围为5×10-4 U/m L~1×10-1 U/m L,方法具有较好的特异性,并可初步用于T4 PNKP抑制剂的筛选。该方法两种传感模式的检测结果互相验证,可提高T4 PNKP检测的准确性,光热传感模式以温度计作为检测仪器,无需大型仪器,有利于在实验室之外的现场检测或家庭检测中T4 PNKP的检测。第二,利用T4 PNKP引发的核酸扩增反应,以Au NPs为探针,建立了一种检测T4 PNKP的光热传感方法。金纳米粒子具有光热效应,可将光能量转化为热能,进而使反应液的温度升高。在均相溶液中,以3′端磷酸基团标记的DNA序列作为模板,T4PNKP使其3′末端去磷酸化,经Td T酶作用后得到延伸产物,该产物与多个Au NPs标记的短链DNA探针杂交,使Au NPs聚集,经低转速离心去除溶液中聚集状态的Au NPs,此时上清液剩余Au NPs浓度很小。样品中T4 PNKP含量越大,上清液中Au NPs含量越少,因此通过测量光照作用后上清液的温度,可实现T4 PNKP的光热传感检测。结果表明,该方法检测T4 PNKP的线性范围为0.1 U/m L~5 U/m L,检出限为0.07 U/m L,方法特异性良好,并可初步应用于T4 PNKP相关的药物和抑制剂筛选研究以及He La细胞提取液中T4 PNKP的检测。该方法使用均相反应体系,无需分离,有效缩短了实验时间和操作难度;方法以金纳米粒子为光热探针,跟生物酶相比,探针的稳定性得到了改善。这两点使方法在T4 PNKP相关的生化研究、疾病诊断和药物筛选等领域的即时检测方面具有更大的应用前景,同时也为其它生物标志物的检测提供新的思路。
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