球形核酸纳米机器实现外泌体lncRNA单囊泡水平原位追踪：乳腺癌诊疗新策略

这篇研究开创性地开发了基于球形核酸（SNA）的纳米机器（SNANM），通过金核DNA信号探针和发卡燃料探针的协同作用，首次实现了完整外泌体内lncRNA HOTAIR的原位检测与信号放大。该技术突破传统外泌体裂解检测局限，采用链置换扩增策略（target-catalyzed DNA displacement amplification）在单囊泡层面实现高灵敏度检测，为乳腺癌液体活检提供了新型分子诊断工具。

　　

Highlight

本研究开发的球形核酸纳米机器（SNANM）创新性地整合了金纳米颗粒（AuNPs）与DNA自组装技术，通过靶向催化链置换反应实现外泌体lncRNA的原位信号放大。该平台突破现有技术对囊泡完整性的破坏，首次在单囊泡层面解析HOTAIR的动态表达谱，为肿瘤微环境研究提供全新视角。

Materials

所有DNA寡核苷酸由上海生工生物工程有限公司合成，经HPLC纯化（序列见表S1）。金纳米颗粒（15nm）购自南京先丰纳米材料有限公司，外泌体提取试剂盒源自Thermo Fisher公司，RNA分离试剂盒采用Norgen Biotek产品。qRT-PCR试剂盒选用TaKaRa公司产品，所有实验用水均为DEPC处理的超纯水。

Mechanism of the SNANM for in situ detection of exosomal HOTAIR

如方案1a所示，SNANM由两大核心组件构成：表面修饰三重链结构的球形核酸探针（含淬灭链QS与捕获链CS），以及发卡结构的燃料探针（HP）。当探针通过链球菌溶血素O（SLO）介导的膜穿孔进入外泌体后，HOTAIR特异性触发级联杂交反应：首先解离QS-CS复合体释放荧光信号，随后激活HP的链置换循环，实现信号指数级放大。这种"识别-解离-扩增"三级级联机制使检测限达到10^-18 M水平。

Conclusion

我们建立的SNANM技术首次实现外泌体lncRNA无损检测与信号放大的双重突破。临床验证显示乳腺癌患者外泌体HOTAIR表达量较健康对照组升高8.7倍（p<0.001），曲线下面积（AUC）达0.93。该技术为肿瘤早诊和疗效监测提供全新分子工具，其模块化设计可拓展至其他疾病标志物检测。

CRediT authorship contribution statement

张艳秋：实验监督与方法设计；张国军：论文修订与基金支持；陈谷新：实验验证与初稿撰写；肖代耀：概念提出与数据分析；金丹：经费获取与结果验证；明子轩：实验实施与数据处理。