基于级联信号放大与磁分离技术的miRNA-21高灵敏度电化学发光生物传感器研发及其在急性肾损伤早期诊断中的应用

本文推荐一款创新性电化学发光（ECL）生物传感器，通过整合T7 RNA聚合酶转录扩增、CRISPR/Cas13a介导的侧向切割（trans-cleavage）及磁珠（MB）分离技术，实现了对急性肾损伤（AKI）标志物miRNA-21的超灵敏检测（LOD=0.33 fM）。该传感器兼具高特异性（T7启动子/CRISPR靶向）与低背景干扰（磁分离富集），为临床尿液样本检测提供了可靠方案。

　　

亮点

本研究巧妙融合T7 RNA聚合酶驱动的转录扩增与CRISPR/Cas13a的"分子剪刀"特性，构建了级联信号放大系统：1°扩增由T7 RNA聚合酶高效合成ssRNA实现，2°扩增通过Cas13a/crRNA复合物对含-UU-序列发卡结构（HP）的精准切割触发。磁性分离技术进一步清除背景干扰，使Ru(phen)₃²⁺发光信号"去噪增效"。

实验原理

如方案1所示，该ECL生物传感器通过"锁钥识别-级联放大-磁珠净化"三步策略运作：

1. 1.

   靶标捕获：miRNA-21特异性解开捕获探针（CP）颈环结构，与T7启动子共组装为DNA模板；

2. 2.

   转录风暴：T7 RNA聚合酶以DNA模板为蓝图，NTP为原料，爆发式生成ssRNA；

3. 3.

   CRISPR剪切秀：ssRNA激活Cas13a/crRNA复合物，精准剪切磁珠表面HP的-UU-位点，释放嵌入的Ru(phen)₃²⁺发光分子；

4. 4.

   磁珠大扫除：通过磁场分离去除未释放的Ru(phen)₃²⁺，显著降低背景噪声。

结论

该传感器突破传统检测技术局限，兼具"细胞-free表达系统"的高效扩增优势与CRISPR的"基因狙击手"特性，为AKI等肾脏疾病的早期预警提供了"超灵敏分子雷达"。