Multi-channel continuous electrochemical cytosensing based on nucleic acid/peptide/peptide nucleic acids

基于核酸/肽/肽核酸的多通道连续电化学细胞传感

• 批准号: 22K05155
• 负责人: 菅原 一晴
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Maebashi Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05155/
• 关键词: ヒト慢性白血病由来細胞株; シングルストランドDNA; 電子伝達性ペプチド; 分析化学; ペプチド; サイトセンシング; DNA; PNA

本研究では、ヒト骨髄性白血病細胞株(K562細胞)を電気化学的にセンシングするためにシングルストランドリボ核酸(ss-DNA)とペプチドを結合させた一連のプローブを合成した。プローブの細胞認識部位としてK562細胞と結合するss-DNAアプタマーを選択した。一方、ペプチド部位はN-末端をアセチル化したAc-His-tag/電子伝達性ペプチドとしておりプローブ合成プロセスにおいて有利である。電子伝達性ペプチドはチロシンとシステイン残基から成っており、容易に細胞センシングのための電極応答を得ることができる。ペプチド部位のカルボキシ基が、ss-DNAアプタマーの5'-末端にリンカーとしてH2N-(CH2)6-OHを導入されアミノ基とコンジュゲートさせた。このプローブはss-DNAとペプチドで構成されているため、生体適合性が高く、コストエフェクティブの高い細胞検出プローブである。ボルタンメトリーによる測定では、電子伝達性ペプチドに起因する酸化ピークが出現し、ss-DNAがK562細胞を認識した際に先のピークはターゲット細胞の濃度に依存し減少した。上述のss-DNAアプタマーをペプチドに修飾したプローブの挙動は、K562細胞を認識しないss-DNAアプタマーを結合させたプローブと比較して、K562細胞センシングに対して高い選択性を示した。考案したプローブのピーク電流値は、10～2,000細胞/mLの濃度範囲でよい直線関係が得られており、K562細胞の検出限界は3細胞/mLであった。それゆえ、ss-DNA/ペプチドプローブはターゲット細胞のセンシングに対して有益であり今後の展開が期待される。

在这项研究中，我们合成了一系列与单链核糖核酸 (ss-DNA) 和肽缀合的探针，用于人髓系白血病细胞系（K562 细胞）的电化学传感。选择与 K562 细胞结合的 ss-DNA 适体作为探针的细胞识别位点。另一方面，肽位点是具有乙酰化N末端的Ac-His-标签/电子转移肽，这在探针合成过程中是有利的。电子传递肽由酪氨酸和半胱氨酸残基组成，可以轻松地为细胞传感提供电极响应。通过将 H2N-(CH2)6-OH 作为连接子引入 ss-DNA 适体的 5' 末端，将肽部分的羧基与氨基缀合。由于该探针由ss-DNA和肽组成，因此是一种生物相容性高、性价比高的细胞检测探针。在伏安测量中，出现了由电子传递肽引起的氧化峰，并且当ss-DNA识别K562细胞时，之前的峰根据靶细胞的浓度而降低。与结合至不识别K562细胞的ss-DNA适体的探针相比，将上述ss-DNA适体修饰成肽的探针的行为表现出对感测K562细胞的更高选择性。所设计的探针的峰值电流值在10至2,000个细胞/mL的浓度范围内表现出良好的线性关系，并且对于K562细胞的检测限为3个细胞/mL。因此，ss-DNA/肽探针可用于感测靶细胞，并且预计未来的发展。

项目成果

Design of single strand DNA/peptide probe for sensing of K562 cells

用于感测 K562 细胞的单链 DNA/肽探针的设计

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuharu Sugawara; Kenta Takeda; Hideki Kuramitz
• 通讯作者: Hideki Kuramitz

前橋工科大学 菅原一晴

前桥工业大学 菅原和治