塩分誘導金ナノ粒子凝集がDNA-銀ナノクラスターの蛍光をライトアップし、カルチノエンブリオニック抗原と炭水化物抗原125の二重の癌マーカーをモニターする

Salt-induced gold nanoparticles aggregation lights up fluorescence of DNA-silver nanoclusters to monitor dual cancer markers carcinoembryonic antigen and carbohydrate antigen 125.

• Xin Xu
• Jiangrong Ji
• Panpan Chen
• Jiafeng Wu
• Yang Jin
• Liying Zhang
• Shuhu Du

抄録

がんの臨床診断では、単一の腫瘍マーカーのモニタリングでは、多くの誤診や見逃しが生じる可能性がありますが、複数の腫瘍マーカーの同時検出では、より精度が高く効果的であるはずです。ここでは、カルチノエンブリオニック抗原（CEA）と炭水化物抗原125（CA125）の同時モニタリングのためのデュアルカラーDNA-銀ナノクラスター-アプタセンサ（DNA-AgNCs-apta）の塩析金ナノ粒子（AuNPs）凝集が蛍光を点灯させるという新しい戦略を報告する。二色アプタセンサーシステムは、緑色に発光するDNA-AgNCとCEAアプタマー（gDNA-AgNCs-apta）と赤色に発光するDNA-AgNCとCA125アプタマー（rDNA-AgNCs-apta）を1:1の体積比で組み合わせて構成されています。AuNPを添加すると、gDNA-AgNCs-aptaおよび/またはrDNA-AgNCs-aptaは、末端アプタマーによってAuNP表面に柔軟に吸着し、高塩条件下での塩誘発AuNPの凝集を防ぎ、表面プラズモン増強エネルギー移動（SPEET）に基づく蛍光消光が得られます。CEAやCA125を添加することで、ターゲットと対応するアプタマーが錯体を形成し、DNA-AgNCs-aptaをAuNPs表面から遠ざけ、高塩条件下でAuNPsを凝集させることができます。このようなAuNPsの凝集は、SPEETの弱体化によりDNA-AgNCs-apta(s)の蛍光シグナルを回復させることにつながる。蛍光アプタセンサシステムを用いて、CEAの検出限界は7.5pg-mL、CA125の検出限界は0.015U-mLと低い値を示した。本研究で提案した方法は、ヒト血清中のCEAとCA125の選択的かつ同時測定に適用可能である。

In clinical diagnosis of cancer, the monitoring of single tumor marker may result in many false and missed results, while simultaneous detection of multiple tumor markers should be more accuracy and effective. Here, we report a new strategy that salt-induced gold nanoparticles (AuNPs) aggregation lights up fluorescence of dual-color DNA-silver nanoclusters-aptamer (DNA-AgNCs-apta) for the simultaneous monitoring of carcinoembryonic antigen (CEA) and carbohydrate antigen 125 (CA125). The dual-color aptasensor system is composed of green-emitting DNA-AgNCs with CEA aptamer (gDNA-AgNCs-apta) and red-emitting DNA-AgNCs with CA125 aptamer (rDNA-AgNCs-apta) in the ratio of 1:1 in volume. Upon addition of AuNPs, gDNA-AgNCs-apta and/or rDNA-AgNCs-apta are flexibly adsorbed onto the surface of AuNPs by terminal aptamer(s), which prevents salt-induced AuNPs aggregation under high salt condition and results in fluorescence quenching based on surface plasmon enhanced energy transfer (SPEET). With the addition of CEA and/or CA125, the target(s) and corresponding aptamer(s) coordinate to form the complex, keeping DNA-AgNCs-apta(s) far away from the surface of AuNPs and making AuNPs aggregated in high salt medium. The AuNPs aggregation leads to the recovery of fluorescence signals of DNA-AgNCs-apta(s) due to weakened SPEET. Utilizing the fluorescence aptasensor system, the limit of detection of CEA and CA125 are as low as 7.5 pg·mL and 0.015 U·mL, respectively. The proposed method can be applied to the selective and simultaneous determination of CEA and CA125 in human serum.

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