一種人造的RNA傳感器，其對(duì)TPP的親和力EC50值達(dá)到68 nM

阿爾茲海默癥（Alzheimer disease，AD）是一種神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，以記憶障礙、失語(yǔ)、失用、失認(rèn)、視空間技能損害等為主要癥狀。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，截止2018年底，全球癡呆人數(shù)已經(jīng)超過(guò)5000萬(wàn)人，其中AD患者約占70%，AD已成為影響全球的重大公共健康問(wèn)題。

硫胺素（維生素B1）是人體中一種重要的化合物，許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病都與體內(nèi)硫胺素的缺乏有關(guān)。在生物體內(nèi)，硫胺素的活性形式是硫胺素焦磷酸(thiamine pyrophosphate，TPPor TDP)，其作為輔酶參與代謝中的許多重要反應(yīng)。在AD進(jìn)展過(guò)程中，腦硫胺素水平顯著低于正常，導(dǎo)致與TPP相關(guān)的酶活性下降，進(jìn)而引起腦內(nèi)葡萄糖代謝障礙。近期的臨床研究發(fā)現(xiàn)外周血中的TPP濃度在健康人群和AD人群間存在一個(gè)明顯的分界線：健康人群的TPP血液濃度通常大于120 nM，而AD人群的TPP血液濃度小于90 nM，且血液中TPP的降低在AD進(jìn)展的初期（認(rèn)知障礙期）即已出現(xiàn)。因此對(duì)血液中TPP的精準(zhǔn)檢測(cè)具備無(wú)創(chuàng)（無(wú)需腰穿抽取腦脊液）、早期診斷AD，從而及時(shí)干預(yù)AD進(jìn)程的重要價(jià)值。然而當(dāng)前TPP的檢測(cè)主要依靠高效液相色譜法（HPLC），雖然其精準(zhǔn)度足夠，但是較高的專(zhuān)業(yè)操作和設(shè)備要求、低通量等缺點(diǎn)限制了其在大規(guī)模臨床檢測(cè)和社區(qū)人口健康普查中的應(yīng)用。

2021年2月26日，復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院顧宏周研究團(tuán)隊(duì)在Analytical Chemistry雜志發(fā)表了題為Engineering Allosteric Ribozymes to Detect Thiamine Pyrophosphate in Whole Blood的論文，報(bào)道了一種人造的RNA傳感器，其對(duì)TPP的親和力EC50值達(dá)到68 nM，可在6-600 nM范圍內(nèi)線性特異感知TPP并作出特定位點(diǎn)的RNA自我切割；研究人員將TPP引發(fā)的RNA探針切割事件構(gòu)筑到等溫?cái)U(kuò)增信號(hào)放大的環(huán)路中，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了在nM范圍內(nèi)對(duì)血液中TPP的高靈敏度熒光檢測(cè)（圖1）。

在多份血液樣本中，該RNA探針檢測(cè)出的TPP濃度與HPLC給出的數(shù)據(jù)基本一致（圖1），但前者操作難度低，可在多孔板上（如96或384孔板）利用常規(guī)設(shè)備通過(guò)簡(jiǎn)單的“混合-讀取”操作實(shí)現(xiàn)全血TPP含量的高通量檢測(cè)，具備用于大規(guī)模篩查的潛力。此項(xiàng)研究為與硫胺素缺乏相關(guān)的疾病的早期診斷和干預(yù)提供了一種新方法，也對(duì)構(gòu)建類(lèi)似的RNA探針用于臨床樣品中的其它生物靶標(biāo)分析起到了示范作用。

圖1 編輯適體核酶RNA探針用于高靈敏地檢測(cè)血液中的TPP濃度

復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院博士生杜鑫雨和復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科住院醫(yī)師程小芹為論文共同第一作者，顧宏周研究員為本文通訊作者。這項(xiàng)研究得到了上海交通大學(xué)樊春海院士及復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院鐘春玖教授的大力支持。

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