熵驱动的逻辑门DNA纳米球解体：一种用于体内精准癌症诊断的集成平台

《ACS Nano》：Entropy-Driven Disassembly of Logic-Gated DNA Nanospheres: An All-in-One Platform for Precise Cancer Diagnosis In Vivo

DNA逻辑电路用于癌症诊断，存在信号弱和系统不整合问题。开发一体化DNA纳米球，整合目标识别、逻辑分析、信号放大和输出，无需外源载体，通过miR-21和/或miR-155触发AND/OR逻辑，熵驱动解体放大荧光信号，实现多组学成像，提升生物稳定性和灵敏度，体内注射有效区分癌细胞和肿瘤类型。

　　

DNA逻辑电路能够准确识别特定类型的癌细胞，为新型诊断平台的构建带来了希望。然而，由于生物标志物的含量较低，以及缺乏无需外部载体的高效电路传输系统，这些电路的输出信号较弱。在此，我们开发了一种集目标识别、逻辑分析、信号放大和信号输出于一体的DNA纳米球，用于精准癌症诊断，整个过程无需外源性载体或蛋白酶的参与。通过序列特异性杂交实现Y形和I形DNA基序的可编程自组装，可以将功能元件精确地组织到纳米球形状的传输载体中。利用致癌miR-21和/或miR-155作为分子输入，DNA纳米球能够执行AND或OR逻辑运算，这些运算会触发基于熵驱动的解体过程，从而产生放大的荧光信号，用于多重miRNA成像。该平台在识别特定癌细胞方面表现出显著提升的生物稳定性和灵敏度。通过肿瘤内注射，可实现高效的体内传输，从而准确区分不同类型的癌细胞。这种多miRNA响应的分子逻辑机制结合熵驱动的解体过程，促进了自主诊断操作，为利用DNA逻辑系统进行精准分子诊断提供了新的设计范式。