合成核酸具有可编程性、低成本和易于合成等优势，无细胞转录/翻译系统具有极高的灵敏度，两种技术的结合推动了用于检测不同类型靶标的创新传感器的发展。但迄今为止报道的无细胞核酸诊断实例已被证明适用于有限数量的靶标，反应性核酸装置提供的潜力尚未得到充分利用。合成核酸链可用作分子支架，通过连接不同的识别元件扩展，拓宽靶标的种类。为了证明这种潜力，该团队采用了抗原偶联的核酸，这些核酸被合理地设计成对临床相关抗体作出反应。

可编程抗体响应转录开关示意图：（A）抗体响应性转录开关由两个模块组成：转录开关模块和抗体响应模块。第一种是双链DNA开关，设计用于采用茎环发夹构象，由于启动子不完整，可防止RNA荧光适配体的有效转录。第二个模块由两条抗原偶联的DNA链，在与靶抗体二价结合后，它们被紧密结合并可以杂交形成功能性双分子复合物。这种复合物在开关上诱导构象变化，并使完整的启动子暴露，启动转录。（B）在RNA聚合酶和核苷酸存在下，如此激活的转录开关可以转录一种荧光RNA适配体，产生荧光信号表明靶抗体的存在。

转录开关的热力学优化：（A）设计了一组转录开关，它们具有相同的17ntT7-RNAP启动子序列和相同的发夹结构，具有9nt环和6nt茎。（B）测试的不同变体的表格及其对应的可访问和隐藏启动子域的长度（从1到17nt）。（C）三种代表性的转录开关变体（#1，#6和#9）。（D）通过设计相应的单链DNA激活转录开关。（E、F）在无和存在（30nM）单分子输入链的情况下使用不同变体获得的荧光信号和终点荧光信号之间的比率。（G）在存在Ab-mimicDNA链的情况下，分裂的输入链（抗体传感模块）的共定位诱导杂交方案。（H）在不同分裂输入链浓度下Ab-mimicDNA链不存在和存在（nM）的荧光信号。（I）在不存在和存在（30nM）Ab-mimic链的情况下的转录动力学曲线。

使用可编程抗体响应转录开关进行抗体检测。（A）用于检测Anti-Dig抗体的转录开关方案，抗原为Dig。（B）时间过程实验显示Mango适配体结合荧光团（TO-1）的信号，该信号是在抗体不存在和存在（nM）的情况下进行的无细胞转录实验中获得的。（C）图（B）所示反应终点（分钟）处的发射和激发光谱。（D）在10%稀释的牛血清溶液中补充增加抗体浓度的荧光信号。（E）在10%牛血清中用靶标抗体和不同的非特异性靶标（均在nM处）获得的荧光信号。（F）使用DNP偶联DNA链激活抗DNP抗体激活的转录开关方案。（G）时间过程实验显示在没有抗DNP抗体和存在（nM）的情况下进行的无细胞转录实验中获得的Spinach适配体结合荧光团（DFHBI）的信号。（H）在图（G）所示反应的终点（分钟）处的发射和激发光谱。（I）在10%稀释的牛血清溶液中补充增加抗DNP抗体浓度的荧光信号。（J）在10%牛血清中用抗DNP抗体和不同的非特异性靶标（均在nM处）获得的荧光信号。

用于抗人流感血凝素（HA蛋白）的抗体检测的模块化转录开关。（A）模块化版本的转录开关使用肽-PNA嵌合链作为抗HA抗体的识别元件。（B）荧光信号作为10%稀释的牛血清溶液中抗HA浓度的函数。（C）通过峰值具有不同已知浓度的抗HA抗体（2，7，17和25nM）的空白血清样品来评估抗体定量。指示中值（黑色值和水平线）和95%置信区间（括号和红色条中的灰度值）。

这项工作证明体外转录/翻译过程与可编程反应性核酸设备相结合，可以方便地应用于检测各种临床标志物。该方法本质上仍然比依赖于目标结合的直接信号转换（电化学或光学）的传感方法更复杂，系统的响应时间（约2小时）相当长，主要由转录反应时间和染料-适配体结合的动力学决定。转录时间可以减少到15-30分钟，而不会显著降低灵敏度（见图3B，G），并且通过使用其他地方报道的RNA转录本的实时测量，可以简化整体分析过程。

同时，该系统可以在存在特异性靶向抗体的情况下，靶向激活转录治疗性或功能性RNA序列，在临床上可能有更多的应用价值。

参考文献：ProgrammableCell-FreeTranscriptionalSwitchesforAntibodyDetection

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