基于无酶和有酶策略的体外单碱基突变检测研究进展 | NSR综述

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近日，《国家科学评论》在线发表了湖南师范大学熊二虎教授、杨荣华教授和清华大学李景虹教授关于无酶和酶介导系统在单碱基突变检测领域应用的综述论文“Recent advances in enzyme-free and enzyme-mediated single-nucleotide variation assay in vitro”。在这篇综述中，作者总结了近期在无酶和酶介导SNV检测策略方面的进展。这些策略使得SNV检测从传统的传感界面转向试管和单细胞检测。通过这些新方法，研究人员不仅能够深入了解SNV的功能和疾病关联，还能发现基于个体遗传信息的疾病诊断和治疗新途径。



单核苷酸变异（SNV）是基因组中特定位置的单核苷酸序列变异，是基因组序列变异中最常见的类型之一。SNV在临床和生物学研究中具有重要意义，因为它们与多种严重的人类疾病高度相关。全基因组关联研究（GWAS）已多次证明，SNV的存在与癌症、心血管疾病、神经退行性疾病等多种严重疾病有显著关联。因此，对SNV的检测和研究引起了广泛关注。随着单细胞测序技术的发展，研究人员发现，研究单细胞中SNV的表达水平可以可视化遗传信息，揭示与单核苷酸突变相关疾病的复杂性和异质性。这种技术进步使得开发体外SNV检测方法，特别是在单细胞中的检测方法，成为当前的研究热点。

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无酶和酶介导的用于SNV检测的多样化生物传感系统
综述讨论了多种非测序的SNV检测技术，包括熔解曲线分析、杂交链式反应（HCR）、触发介导链置换（TMSD）、可编程DNA分子计算、锁核酸（LNA）、肽核酸（PNA）、聚合酶链式反应（PCR）、滚环扩增（RCA）和CRISPR技术。这些技术被进一步细分为异质SNV检测、试管内均质SNV检测和单细胞原位SNV检测，并且在无酶和酶介导策略中均有所应用。
特别是CRISPR技术的应用引起了广泛关注。CRISPR技术因其高效、精确的基因编辑能力，为SNV检测提供了新的可能性。研究人员发现，通过使用CRISPR/Cas9系统，可以在单细胞水平上实现高特异性的SNV检测。这一技术不仅提高了检测的灵敏度和准确性，还简化了操作流程，为临床应用带来了巨大的潜力。
在无酶检测方面，熔解曲线分析、HCR、TMSD等技术显示出显著优势。熔解曲线分析基于双链DNA在特定温度下解链的特性，通过检测熔解温度的变化来识别SNV。HCR则利用核酸探针的特异性杂交，实现对目标SNV的检测。TMSD和可编程DNA分子计算等技术通过设计特定的DNA序列，实现对SNV的高效检测。
在酶介导检测方面，PCR、RCA和CRISPR技术等传统方法仍然占据重要地位。PCR通过扩增特定DNA片段，实现对目标SNV的检测；RCA利用环形DNA模板，实现对目标SNV的高效扩增和检测；CRISPR技术则通过特异性识别和切割目标DNA序列，实现对SNV的高灵敏度检测。
未来，随着需求的提升和技术的创新，研究者们可以开发出更多样化的无酶和酶介导的生物传感平台，并将其应用于SNV检测。而且，随着CRISPR基因编辑技术的不断发展，科学家们可能能够靶向和分析一系列疾病（从癌症到遗传疾病）的特定基因突变，有望为个性化医疗开辟全新的途径，使医生能够根据每个人独特的遗传构成定制个性化治疗方案。
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