南华大学谭誉宇/王姣丽团队在电化学生物传感与肿瘤无创检测领域取得阶段性研究成果，围绕膀胱癌早期快速、精准筛查难题，成功构建基于DNA纳米梯空间限域放大策略的新型尿液miRNA检测平台，为泌尿系统肿瘤无创早筛提供了高效、灵敏、低成本的全新技术方案。相关研究成果发表于国际权威分析化学TOP期刊《Analytical Chemistry》。
膀胱癌是高发泌尿系统恶性肿瘤，传统膀胱镜检查具有侵入性，而尿液作为无创检测样本，是肿瘤筛查与随访的理想载体。尿液中膀胱癌标志物miR-126存在丰度低、稳定性差、同源序列干扰强等问题，现有qRT-PCR、酶促扩增、传统游离HCR等检测技术，分别存在仪器依赖高、反应稳定性不足、反应速率慢、灵敏度有限等缺陷。
针对以上难题，课题组创新设计自组装DNA纳米梯（DNL）杂交链式反应的电化学生物传感平台。利用L1、L2链自组装形成线性DNA纳米骨架，将H1、H2发夹探针进行空间预排布，把溶液中随机扩散的反应转变为空间限域下的高效级联反应。结合金电极表面链置换反应与电化学信号转换原理，实现尿液中miR-126的快速、超灵敏定量检测。整套体系为无酶扩增体系，条件温和、稳定性强，在室温下30分钟即可完成检测。
凝胶电泳、EIS、CV、DPV多项表征证实，DNA链可高效自组装形成规整纳米梯结构，电极表面探针固定、靶标介导链置换、HCR级联反应均可稳定有序进行。相较于传统游离HCR体系，DNL依靠空间预排布提升局部反应浓度，信号放大由6.38倍提升至8.59倍，整体传感原理与设计方案可行。
在最优实验条件下（25 ℃、反应30 min、C/W探针浓度0.15 μM），DNL传感器对miR-126具备宽线性范围与高灵敏度，线性区间为5 fM ~ 1 nM，线性相关系数R^2=0.995，检测限低至59.0 aM，较传统HCR传感器（706.0 aM）提升11.9倍。证明DNA纳米梯结构可有效突破传统无酶扩增技术的灵敏度瓶颈。
该传感器识别特异性优异，可明显区分目标miR-126、单/双碱基错配序列及其他同源miRNA，有效规避序列交叉干扰。传感器重复性良好，批内相对标准偏差2.12%、批间相对标准偏差2.33%。同时在缓冲液、人工尿液、天然尿液等不同基质中检测结果无显著差异，满足临床样本检测基本要求。
25份临床尿液样本（15例膀胱癌、10例健康人群）实测结果表明，膀胱癌患者尿液中miR-126含量显著高于健康人群，检测结果与qRT-PCR金标准保持一致。该方法ROC曲线AUC=0.987，诊断灵敏度93.3%、特异性100%、综合准确率96.0%，能够区分患病与健康样本，具备膀胱癌无创临床筛查的实用价值。
本研究创新提出DNA纳米梯空间限域策略，搭建了无酶型电化学传感平台，实现尿液中膀胱癌标志物miR-126快速、高灵敏、高特异检测。整套技术操作简便、设备依赖度低，不仅适用于膀胱癌无创早筛，也为各类体液低丰度核酸标志物检测提供了通用化设计思路。
南华大学电气工程学院生物医学工程系王姣丽副教授为论文第一作者，硕士生刘静萍为论文第二作者，南华大学电气工程学院谭誉宇副教授、南华大学附属第一医院刘双全教授和湖南大学黄晋教授为论文的共同通讯作者。该论文获得国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、湖南省教育厅基金项目、南华大学青年博士科研启动基金的资助与支持。
文献信息：Jiaoli Wang,Jingping Liu,Yajun Wang,Weitao Yan,Huanhuan Sun,Shuangquan Liu*,Yuyu Tan*,Jin Huang*, Self-Assembled DNA Nanoladder-Based Electrochemical Biosensor for Rapid and Sensitive Detection of Bladder Tumor-Related miRNA in Urine, Anal. Chem. 2026, 98, 18, 13845-13853.
文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.6c01040
