利用Exonuclease III辅助的金纳米粒子偶联DNA行走器，实现循环肿瘤DNA的高灵敏度和特异性检测

《Analytical Methods》：Exonuclease III-assisted gold nanoparticle conjugated DNA walker for sensitive and specific detection of circulating tumor DNA

检测循环肿瘤DNA（ctDNA）的新型方法，采用外切核酸酶III（Exo III）辅助金纳米粒子（AuNPs）DNA行走系统（Au-3D walkers），通过非序列依赖的Exo III活性实现连续目标回收和荧光信号放大，无需特异性酶识别基序，模块化设计提升检测效率和灵敏度，为液体活检和精准医学提供工具。

　　

循环肿瘤DNA（ctDNA）是癌症诊断和治疗监测的关键生物标志物，但由于其在血液循环中的浓度低且半衰期短，分析起来仍然具有挑战性。传统的检测方法，如聚合酶链反应（PCR）和DNA测序，受到高成本、繁琐操作流程以及非目标扩增导致的假阳性结果的限制。为了克服这些障碍，我们开发了一种结合了Exonuclease III（Exo III）和金纳米颗粒（AuNPs）的DNA行走系统（也称为Au-3D行走系统），用于超灵敏的ctDNA检测。该平台利用Exo III的序列独立性，通过“烧桥”扩增机制实现目标的连续循环利用。行走系统选择性地结合到ctDNA与AuNP结合的轨道链之间形成的双链DNA（dsDNA）上，触发Exo III对轨道链的切割。这一过程产生荧光信号，并释放ctDNA以供后续识别循环使用，从而实现无需特定酶序列设计的灵敏检测。Au-3D行走系统的模块化结构支持在AuNP表面自主进行多轮ctDNA识别，解决了固定行走系统的局限性并提高了操作效率。通过将DNA纳米机器的可编程性与Exo III的特异性相结合，这一策略为ctDNA分析提供了一种稳健且可扩展的解决方案。基于AuNP的平台利用其高表面积与体积比和稳定性来固定DNA行走系统，进一步放大信号输出并提高检测灵敏度。此外，该设计无需复杂的靶标激活序列或酶识别基序，从而拓宽了其在复杂生物传感环境中的应用范围。实验验证表明该系统具有超灵敏的检测限。这项工作为ctDNA相关的临床和病理研究提供了一种多功能工具，对于推进早期癌症诊断、监测治疗反应以及实现精准医疗具有重大潜力。所提出的策略弥合了纳米技术和分子诊断之间的差距，为未来液体活检技术的创新奠定了基础。