Programmable readout sensor for microRNA: CRISPR/Cas12a-assisted multi-amplification strategy activated photoelectrochemistry-colorimetry detection

比色法 小RNA 清脆的 生物传感器 光电化学 化学 纳米技术 材料科学 电化学 生物化学 基因 色谱法 物理化学 电极
作者
Haoran Shen,Hui Ying Yang,Aori Qileng,Yidan Ma,Hongzhi Liang,Jingnan Meng,Hongtao Lei,Yingju Liu,Weipeng Liu
出处
期刊:Sensors and Actuators B-chemical [Elsevier]
卷期号:371: 132585-132585 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.snb.2022.132585
摘要

The microRNA (miRNA) has a unique physiological regulation function in tissues, thus its expression level can reflect the development of various diseases. Nevertheless, due to the low-abundance and high-homologous similarity of miRNA, the precise detection of miRNA remained a challenge. Herein, a CRISPR/Cas12a-assisted multi-amplification strategy-mediated programmable miRNA (Cas-Master) biosensor was constructed based on photoelectrochemistry (PEC) and colorimetry (CM). Initially, by employing the rolling circle amplification (RCA), the miRNA was transformed into the long single-stranded DNA with a large repetitive sequence region, which specifically triggered the Cas12a’s trans-cleavage performance. Afterwards, the activated-Cas12a randomly cleaved the trigger strands of hybridization chain reaction (HCR). Thus, Cas12a was used as the medium of RCA and HCR reaction to form the multi-amplification circuit. Then, the glucose oxidase (GOx) was combined with β-CD@AuNPs and NH 2 -MIL-88B (Fe) nanozyme to form dual-cascade system for PEC and CM response, respectively. Both the PEC and CM signal showed linear relationship with the logarithm of the miRNA concentrations from 1 fM to 100 nM with the limit of detection of 0.3 fM (PEC) and 0.5 fM (CM). Furthermore, through the programmed design of the RCA reaction, the Cas-Master can be applied to recognize different types of miRNAs. Besides, a portable device was constructed based on Cas-Master, providing a new solution to expand the Cas12a-based platform into areas of point-of-care test (POCT) and early disease diagnosis. • Cas12a was used as the medium of RCA and HCR to form the multi-amplification circuit. • Glucose oxidase induced dual-cascade system to realize PEC and colorimetry detection. • The programmed design of the RCA reaction can recognize different types of miRNAs. • A portable device was constructed for the POCT of miRNAs with high specificity.
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