近日，上海交通大学张江高等研究院DNA存储研究中心尹芳菲团队在 Angewandte Chemie International Edition 以“DNA Nanoruler-Assisted Linearization for Long-Chain Nucleic Acids Analysis”为题发表研究成果。该工作提出了一种DNA纳米尺辅助的长链核酸线性化策略，利用基于DNA四面体框架核酸的“DNA纳米尺”结构在纳米尺度上对长链核酸靶标施加空间约束，主动调控长链核酸构象，突破复杂二级结构造成的分子识别障碍，为长链核酸分析提供了新的技术手段。

       长链核酸广泛存在于病毒基因组、循环游离核酸及RNA等重要生物标志物中，但其天然形成的复杂二级甚至三级结构容易遮蔽识别位点，降低探针可及性和杂交效率，从而影响检测的灵敏度、反应动力学以及结果稳定性。针对这一问题，作者构建了基于核酸四面体的“DNA纳米尺”，通过将靶标结合位点限定在约10-15 nm的预设空间尺度，对折叠核酸施加空间约束，对核酸构象进行预先拉伸，从而提高后续识别位点的可及性。原子力显微镜和单分子荧光实验验证了DNA纳米尺诱导的核酸构象变化。针对不同二级结构稳定性的核酸靶标，该策略均能实现反应动力学和热力学的改善，表明该策略可削弱自身二级结构对分子识别过程的限制，实现更稳定、高效的长链核酸分子检测。进一步地，作者将DNA纳米尺策略集成至电化学和高通量荧光检测平台。利用“DNA纳米尺”策略构建的高性能电化学检测平台实现了对SARS-CoV-2相关基因片段的高灵敏度分析，并在血清、汗液、尿液和唾液等复杂生物流体中保持良好的检测性能。基于该策略构建的荧光芯片进一步被用于循环游离DNA检测，并在前列腺癌临床样本中实现了患者与健康个体的有效区分，这显示出该策略在液体活检和疾病诊断应用中的潜力。该研究针对长链核酸折叠结构造成的识别位点可及性不足问题，利用“DNA纳米尺”施加空间约束，使折叠靶标得到拉伸和线性化，提高分子识别效率，该策略可用于不同类型长链核酸的检测，并兼容电化学和荧光分析平台，为复杂长链核酸的高性能检测分析提供了新的技术路径。

 分子医学研究院博士生于希与化学化工学院博士生付诗兰为该论文共同第一作者，尹芳菲长聘教轨助理教授为论文通讯作者。本研究得到了中国国家自然科学基金（T2188102、U24A20497）、上海交通大学基础研究试点计划（21TQ1400222）、新基石科学基金、上海市科学技术委员会（25HC2830100、24HC2820100、25511104500）、上海市市级重大科技项目、以及中国教育部基础与跨学科学科突破计划（：JYB2025XDXM602）资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.1686086