单分子测序与表观遗传检测技术获突破 新型纳米片实现精准碱基分辨与DNA甲基化定量分析

据中国科学院消息，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所近日在单分子测序与表观遗传检测领域取得重要进展。研究团队开发出一种基于三苯胺共价有机框架纳米片（TPA CONs）的新型单分子碱基传感技术，成功实现了对DNA碱基的精准分辨以及对DNA甲基化的定量分析，为下一代低成本便携式单分子测序与肿瘤表观遗传诊断开辟了新途径。

研究团队通过分子模拟与实验证实，该纳米片对四种碱基（A、T、C、G）的吸附亲和力遵循T>G>A>C的规律，其中静电相互作用贡献了约70%的吸附能，是选择性识别的核心驱动力。结合光诱导电子转移荧光淬灭效应，该技术构建了一个无需复杂修饰、无需高端测序仪的单碱基分辨荧光传感平台：T富集序列会触发显著荧光淬灭，而C富集序列则保持强荧光信号。

研究团队进一步将该技术创新性地应用于DNA甲基化定量检测。通过亚硫酸氢盐转化与PCR处理，将甲基化胞嘧啶（C）保留，而未甲基化的C转化为胸腺嘧啶（T），从而直接通过荧光强度来定量甲基化水平。在乳腺癌细胞的实验中，该方法成功实现了对human estrogen receptor α基因甲基化的检测，检出限低至2.4%，并能分辨仅相差两个CpG位点的细微序列差异。

在临床应用验证方面，研究团队与合作者将该技术拓展至肝癌临床样本的碱基序列检测，针对人类EYA2基因甲基化进行分析。结果显示，该方法能够成功区分甲基化水平不同的样本，其检测结果与金标准方法——焦磷酸测序的结果高度吻合。相较于焦磷酸测序和qMSP等方法，该策略无需昂贵试剂和特异性探针设计，展现出显著的成本与操作优势。

该研究不仅阐明了共价有机框架（COF）材料与碱基相互作用的分子机制，突破了传统测序与传感的技术局限，其应用潜力也不仅限于甲基化检测，还可拓展至单核苷酸多态性、基因突变、插入缺失等多种遗传变异的分析。

相关研究成果已发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省前沿技术研发计划等项目的支持。