[0034] 实施例1 基于G-四链体-血红素复合物和聚合链式放大反应检测HIV DNA浓度。
[0035] HIV基因的携带者不一定都患有艾滋病,该基因发生突变将导致人的免疫系统被破坏,从而引发疫病。以突变位点所在的基因片段为检测目标序列开发出灵敏的检测方法对于艾滋病的早期筛查具有十分重要的意义。
[0036] 以HIV基因片段作为目标DNA,检测步骤同上所述。
[0037] 目标DNA序列为:5’- GGCAGCAATT TCACCAGTAC TA -3’。
[0038] 设计捕获探针序列为:5’-HS-(CH2)6- TTTAGTACTG GTG -3’,探针的5’-端修饰巯基用以自组装至金电极表面上。
[0039] 设计辅助探针序列为:5’- AAATTGCTGC CTTTGGGTAG GGCGGGTTGG GCTTAGTACT GGTG -3’ ;其中斜体部分表示可以形成G-四链体的碱基。
[0040] 其中,捕获探针与目标HIV DNA的3’端的一半序列反向互补。而辅助探针的5’端序列能和目标DNA的 5’端的一半序列反向互补,3’端序列能与目标DNA的3’端的一半序列反向互补,辅助探针的中间部分序列能够折叠形成G-四链体(斜体部分)。
[0041] (1)金电极的预处理:将金电极在氧化铝粉末上打磨;后依次在超纯水、无水乙醇、超纯水中40KHz超声清洗2-3 min;清洗结束后将金电极插入到0.5M H2SO4溶液中循环伏安法扫描活化,扫描范围从-0.4V至+1.5V,扫描速度100mV/s,直到获得稳定的CV图为止;将金电极用超纯水冲洗并用氮气吹干;
[0042] (2)捕获探针的固定:将合成好的捕获探针用10mM PBS缓冲液溶解,-20℃冰箱中保藏;将捕获探针用PBS缓冲液稀释;将100μL、0.3μM的捕获探针溶液倒扣到步骤(1)处理所得金电极上,使得捕获探针在金电极表面上形成自组装单分子层;用2mM巯基己醇封闭金电极4h,得到修饰有捕获探针的金电极;用超纯水淋洗电极,氮气吹干待用;
[0043] (3)捕获探针、目标DNA以及辅助探针之间的杂交:将步骤(2)所得修饰有捕获探针的金电极浸没到100 μL的反应体系中,室温反应2h;所述反应体系为:0.8μM辅助探针、一定浓度的目标DNA、双蒸水及20mM PBS缓冲液;
[0044] (4)G-四链体-血红素复合物的形成:将200μL的G-四链体形成液倒扣在电极上,室温下放置30min;向G-四链体形成液中加入2μL 20mM血红素混匀;将反应液继续倒扣到电极上,室温下放置1h;用超纯水冲洗电极,用于电化学检测;
[0045] 经捕获探针固定至电极、捕获探针与目标DNA以及辅助探针之间的杂交及G-四链体-血红素复合物形成后所得到电极为工作电极,用差分脉冲伏安法(DPV)进行检测;取一系列不同浓度的目标HIV DNA,以上述步骤(1)-(4)同样的操作和试剂进行反应后,测定在不同浓度目标DNA条件下进行聚合链式反应后的DPV曲线图(如图2所示)。
[0046] 分析DPV曲线中峰电流值与目标DNA浓度之间的关系,绘制线性拟合曲线(如图3所示)。随着目标DNA浓度的增加,氧化峰电流信号也随之增强,在目标DNA浓度在10 fM到10 pM范围内,响应电流与目标DNA浓度的对数呈线性相关,拟合曲线方程y=1.89992+0.21622logC (C是目标DNA的浓度/pM,y是峰电流值/1e-7A),线性相关系数0.99677。该方法对HIV DNA检测限达到9 fM。
[0047] 实施例2 对HIV DNA检测的特异性分析
[0048] 以上述HIV基因片段为例,用发生单碱基错配和三碱基错配的单链DNA取代原目标DNA参与杂交反应,具体步骤同实施例1。
[0049] 目标DNA序列为:5’- GGCAGCAATT TCACCAGTAC TA -3’
[0050] 单碱基错配序列为:5’- GGCAGCAATT TGACCAGTAC TA -3’
[0051] 三碱基错配序列为:5’- GGCAGCAATT AGTCCAGTAC TA -3’(错配碱基均用斜体表示)
[0052] 比较目标DNA、单碱基错配DNA、三碱基错配DNA三种不同DNA存在下的信号响应。如图4所示,相比较于未错配的目标DNA产生的信号增加(A),单碱基(B)和三碱基错配(C)产生的信号强度要低得多,从而验证了构建的电化学DNA生物传感器能很好地分辨目标DNA和突变序列。
[0053] 实施例3 电化学DNA生物传感器在实际样品中对目标HIV DNA进行检测[0054] 仍然以上述HIV基因片段为目标,在实际样品人血清中对一系列不同浓度的目标HIV DNA进行检测,具体步骤同实施例1。
[0055] 往人血清样品中分别添加一定浓度的HIV DNA,得到一系列不同浓度的目标DNA的血清样品,以步骤(1)-(4)同样的操作和试剂进行反应后,测定在不同浓度目标DNA条件下的DPV曲线图(如图5所示)。分析DPV曲线中峰电流值与目标DNA浓度之间的关系,绘制线性拟合曲线(如图6所示)。随着目标DNA浓度的增加,氧化峰电流信号也随之增强,在目标DNA浓度在10 fM到10 pM范围内,响应电流与目标DNA浓度的对数呈线性相关,拟合曲线方程y=1.53361+0.195logC (C是目标DNA的浓度/pM,y是峰电流值/1e-7A),线性相关系数
0.99219。目标DNA检测限达到9.8 f M。主要检测参数在水溶液中和血清样品中基本一致,说明该方法能够用于血清样品中单链目标DNA的测定。