RNA核苷碱基修饰是基因表达多层级调控的关键机制之一，目前已发现超过170种修饰类型。研究表明，特定修饰核苷（如甲基化、乙酰化）与癌症发生发展密切相关，且会通过尿液等体液排泄，成为潜在的癌症诊断标志物。然而由于修饰核苷的多样性且结构高度相似，使修饰核苷的快速准确检测仍然面临挑战。针对此问题，必威betway西汉姆王力立/杨留攀教授团队基于课题组前期发展的四内酰胺大环构建了荧光传感器阵列，并成功应用于RNA修饰核苷多重鉴别和定量分析。这一策略有望为精准医疗中癌症的高通量筛查提供新方法。相关研究结果发表于中科院一区TOP期刊ScienceChinaChemistry（IF=10.4）。
作为一种具有内修饰空腔的大环化合物，四内酰胺大环在其疏水空腔内可以高效利用氢键和π…π相互作用，选择性的键合修饰核苷。核苷不同位置和不同基团的修饰会显著影响四内酰胺大环与其键合能力。基于四内酰胺大环对核苷优异的选择性识别能力，本研究结合四内酰胺大环与两种染料构建了三元荧光传感器阵列（图1）。不同的修饰核苷可以引发阵列传感器荧光强度产生不同程度的变化。结合线性判别分析（LDA）和主成分分析（PCA），该传感器阵列能对16种核苷（4种未修饰、6种甲基化、6种其他修饰）实现精准区分，准确率达100%。
图1.基于四内酰胺大环的荧光传感器阵列用于多种核苷的鉴别和定量示意图
由于癌症患者尿核苷含量的整体变化，能够同时检测和定量多种核苷的方法可以提高癌症诊断的准确性和稳定性。在人工尿液中，该传感器阵列对腺苷（A）的检测限低至1.1 μM。通过支持向量机（SVM）回归模型，其对尿液中三元混合体系（A、m¹A、I）各成分浓度预测误差低于13%，展现了优异的多重定量性能和抗干扰能力。基于该传感器优异的多重鉴别和定量分析能力，本研究构建了模拟乳腺癌、结直肠癌和泌尿生殖系统癌的尿液样本。LDA得分图呈现三类完全分离的簇群，分类准确率达100%，表明传感器能够捕捉癌症相关核苷修饰的整体变化，具备临床转化潜力。本工作开发了一种简单、高效的荧光传感器阵列，解决了RNA修饰核苷检测中高灵敏与高通量的矛盾。其在复杂生物样本中的优异表现，为癌症早期筛查和精准分型提供了新思路。
本论文第一作者为bw必威西汉姆联官网姚欢博士，通讯作者为bw必威西汉姆联官网杨留攀教授和王力立教授。该工作得到了南开大学郭东升教授和必威betway西汉姆附属第一医院肿瘤科童琴主任的指导与大力支持。
论文链接：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11426-025-2771-7