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在分子生物学、诊断学和药物研发领域,对核酸进行高灵敏度、高特异性的检测与操纵是核心技术。当两种强大的技术——锁核酸(LNA) 和生物素-链霉亲和素系统相结合,便诞生了一种卓越的工具:生物素-锁核酸探针。本文将深入探讨它是什么、为何强大、如何应用以及如何设计与使用。
要理解生物素-锁核酸探针,我们首先需要拆解它的两个核心组成部分:
锁核酸(LNA):
LNA是一种经过化学修饰的RNA类似物,其核糖环被“锁定”在一个刚性的构象中。这种“上锁”的结构带来了革命性的优势:
生物素(Biotin):
生物素是一种小分子的维生素(维生素B7)。它拥有一个独一无二的特性:能够以近乎不可逆的极高亲和力与链霉亲和素(Streptavidin) 或亲和素(Avidin) 结合。一个链霉亲和素分子有四个结合位点,可以同时结合四个生物素分子。
生物素-锁核酸探针,就是将生物素分子通过化学方法标记在LNA寡核苷酸的末端或内部。这样,探针的“头部”(LNA部分)负责精准地识别和抓取目标核酸序列,而“尾部”(生物素部分)则成为一个通用的“手柄”,用于后续的捕获、固定或信号检测。
这种组合拳式的设计,使其在众多核酸探针中脱颖而出:
生物素-锁核酸探针的独特优势使其在多个前沿领域大放异彩:
原位杂交(ISH / FISH):
在组织或细胞中定位特定的DNA或RNA序列。LNA的高亲和性允许使用更短的探针,穿透性更好,信噪比更高。生物素则可通过酶促显色或荧光信号进行检测,广泛应用于病理诊断、基因表达定位和细胞遗传学分析。
微阵列技术:
将生物素化的LNA探针点样在芯片上,与样品中的靶标核酸杂交后,使用链霉亲和素-荧光染料复合物进行扫描检测。这种方法特别适用于高通量的基因表达谱分析、SNP分型和病原体检测。
亲和捕获与纯化:
将生物素-LNA探针与链霉亲和素包被的磁珠结合,可以从复杂的样品(如血浆、细胞裂解液)中特异性地“钓出”目标核酸。这对于下一代测序(NGS)的文库制备、目标区域富集、circRNA/miRNA的分离纯化极为有用。
诊断与传感器开发:
基于生物素-LNA探针的侧向流动试纸条(类似早孕试纸)或电化学生物传感器,可用于开发快速、灵敏的病原体(如病毒、细菌)检测试剂盒或家庭式诊断设备。
MicroRNA (miRNA) 研究:
miRNA序列短,且同源家族成员间差异小,传统探针难以检测。LNA探针的高Tm值和特异性使其成为研究miRNA表达和功能的“黄金标准”工具。
设计原则:
使用流程(以亲和捕获为例):
注意事项: