MicroRNAs (miRNAs) 的表达异常与肿瘤的发生发展、早期诊断及患者的预后密切相关。因此， miRNAs的检测在疾病诊断、预测及分子生物学的功能分析方面具有十分重要的意义。然而，体液和细胞内miRNAs的含量很低，且基质背景复杂，常规的分析技术和方法难于监测。直接从生物体液样品中测定miRNAs的表达水平往往面临以下几个方面的挑战：一是样品的收集和处理常常对循环核酸标志物的检测产生不可忽视的影响；二是复杂的生物样品产生的严重背景干扰使得低丰度的miRNAs的定量相当困难。因此，发展血液中miRNAs的分析策略在医学诊断以及生物机制研究领域具有重要意义。

纸喷雾质谱分析方法是近年来发展起来的一种可用于检测复杂样品中目标化合物的快速分析方法。该方法主要是采用价格低廉的纸基质作为样品载体和喷雾基质，用于复杂样品中目标化合物的检测，具有操作简单、价格低廉、分析速度快、样品分析无需预处理等优点。

基于以上背景，山东师范大学唐波教授团队利用纸喷雾技术的优势，结合Toehold介导的DNA链置换{attr}3202{/attr}（Toehold-mediated strand displacement {attr}3150{/attr}, TSD），建立了一种能够实现患者血液中miRNAs测定的纸喷雾质谱检测平台（TSD-PS MS）。以前列腺癌生物标志物miRNA-141为例，作者设计了链置换循环反应所需SH-L链（杂交链）、F链（燃料链）以及两端带有光敏分子的PCs-sRNA链（信号链）。在验证该反应能够在纸基上实现后，将链置换反应产生的信号链转移至检测纸基，经UV光照后，即可释放出大量的质谱信号分子。

作者通过PAGE实验验证SH-L链可与两条信号链结合，加入miRNA-141后可先后释放出两条信号链，而离开的miRNA-141又可用于下一次的循环链置换反应，从而实现信号的多次放大。将其应用到纸基上后，在不同浓度范围内分别检测了全血环境以及血清环境中的miRNA-141，结果显示线性关系良好并且质谱信号稳定。为了进一步验证该方法的可靠性，作者将本方法与qRT-PCR方法进行比较，分别检测了正常、前列腺癌早期患者以及前列腺癌中期患者的血样，证明两种方法检测结果相近且趋势一致。此外，实验数据显示该方法在早期前列癌患者诊断中，TSD-PS方法具有明显优势。

综上，本文提出了一种准确、简便的TSD-PS方法用于检测血液中的miRNAs。该方法在利用链置换反应实现信号放大、确保反应特异性的基础上，使用上层反应纸基洗脱转移信号链至下层检测纸基，有效地消除血样中的复杂干扰，同时利用经UV光照断裂后的光敏质谱信号分子进行检测，大大提高了质谱信号的灵敏度。该方法具有临床应用前景，同时也为复杂生物样本中疾病标志物的检测提供了一种新的解决思路。

论文信息：

Sensitive Quantification of MicroRNA in Blood through Multi-amplification Toehold-Mediated DNA-Strand-Displacement Paper-Spray Mass Spectrometry (TSD-PS MS)

Yanmei Yang, Weiqing Wang, Huimin Liu, Lili Tong, Xiaoyan Mu, Zhenzhen Chen, and Bo Tang

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202113051