研究人员开发出用于癌症预测的新型电化学生物传感器

金泽大学纳米生命科学研究所 (WPI-NanoLSI) 的研究人员在《生物传感器和生物电子学：X》上报告了一种检测与多种疾病相关的特定生物分子的新方法。结果显示该方法具有良好的灵敏度和选择性，并可能有助于开发一种可用于癌症预后的低成本、快速检测设备。

人类疾病通常是 DNA 转录出错的结果。转录是指将 DNA 分子的某些部分(即“遗传密码”)复制到 RNA 分子中，而 RNA 分子又需要将编码的信息转化为蛋白质。蛋白质在人体发生的各种生化过程中起着至关重要的作用。

一种转录修饰机制是腺苷到肌苷的编辑，其中腺苷(四种 RNA 构建块之一)被化学修饰，从而产生改变的 RNA 分子。这种修饰由称为 ADAR(作用于 RNA 的腺苷脱氨酶)的催化蛋白促进。

人类中已发现三种这样的 ADAR。其中一种 ADAR1 被发现在多种慢性疾病(包括神经系统疾病和癌症)中含量更高。因此，ADAR1 被认为是一种生物标志物，即“特征分子”，用于评估患者的病情和生存机会。

金泽大学的 Madhu Biyani 及其同事现已开发出一种用于检测 ADAR1 的新型电化学生物传感器，为测量细胞中的 ADAR1 浓度提供了一种低成本、快速的工具。该检测器有望用于监测癌症进展。

Biyani 及其同事提出的程序在两个方面是新颖的。首先，它使用新发现的适体作为可以识别和捕获 ADAR1 的分子。适体是由 (合成) DNA、RNA 或其他生物分子序列组成的分子，它们与特定的目标分子(在本例中为 ADAR1)结合。第二个新颖之处在于使用现场可部署的电化学传感器 DEPSOR(BioSeeds Corp.)，它除了快速且便宜之外，还具有只需要少量样本的优点。

为了找到最佳适体(即最容易与 ADAR1 化学结合的适体)，研究人员筛选了大量 DNA 序列，并将其缩小到 15 个候选适体。然后在电化学传感平台上测试每个候选适体：通过产生电流的化学反应“感知”ADAR1 的数量。后者很容易检测到。样本中的 ADAR1 越多，测得的电流就越高。

随后，研究人员进一步检测了产生最高电化学电流的候选适体 Apt38483。它对“假”蛋白质的电化学响应非常低，从灵敏度和选择性两方面证实了它是最佳适体。

随后，科学家们在稀释的细胞样本上测试了基于 Apt38483 的原型装置。他们发现，即使在稀释 625 倍的样本中，ADAR1 仍然可以被检测到，凸显了该装置的高灵敏度。

Biyani 及其同事开发的用于检测细胞样本中 ADAR1 的电化学生物传感器是监测临床样本中癌症进展的有前途的平台。科学家们表示：“未来，评估该系统在癌细胞系样本中识别 ADAR1 表达水平从低到高进行临床预后将大有希望。”

背景：电化学生物传感器

电化学生物传感器是一种将生物信息(例如特定分子(称为分析物)的存在)转换为可测量信号的设备。本质上，生物传感器由生物受体、界面和换能器元件组成。生物受体在界面处与分析物结合，从而产生信号，换能器拾取该信号并将其转换为电信号。

电信号通过计算机处理;例如，该信号可以转换成分析物浓度读数。电化学生物传感器通常坚固耐用、成本低廉且易于小型化。

金泽大学的 Madhu Biyani 及其同事现已开发出一种电化学生物传感器，用于检测与癌症进展相关的 RNA 编辑酶 ADAR1。他们确定了一种特定的生物分子是最佳生物受体，对 ADAR1 表现出良好的灵敏度和选择性。这种开发的设备有望用于监测癌症进展。

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