【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于分子生物学，涉及将待测靶标的检测信号转化为便携式血糖仪信号，实现血糖仪用于非葡萄糖靶标的检测。具体涉及一种利用g4 dnazyme将血糖仪可检测的还原型底物氧化生成血糖仪无法检测的氧化态产物，导致血糖仪读数发生变化，实现g4dnazyme信号向血糖仪读数的转化，在此基础上，结合非葡萄糖靶标向g4 dnazyme的信号传感，最终建立普适的非葡萄糖靶标向血糖仪信号转化的方法，应用于非葡萄糖靶标的检测。
技术介绍
1、尽管目前以集中式实验室检测为主，但生物传感检测正在向即时检测(poct)时代迈进。poct可以在门诊和家庭等分散的地点实现快速、可靠和具有成本效益的分子检测。与集中式实验室中使用的笨重和复杂的仪器不同，poct使用小型化和便携式设备是非常有利的，这些设备可以由未经培训的人员轻松操作。然而，即使经过几十年的发展，也只能实现少数商用便携式设备。开发新型poct设备时不可避免的挑战是巨大的资金和时间投入，这导致将新设备转化为流行的家用商业产品的时间大大延迟。因此，寻找不同的策略是解决问题的明智选择。
2、重新利用现有的现成设备来检测不同的目标，是开发新的即时检测(poct)技术中最具创新性的方法之一。该策略显著降低了成本和开发时间。此外，这些商业设备的广泛使用也使公众更容易接受和熟悉它们的新功能。迄今为止，已经出现了许多方法来重新设计商用手持设备，如妊娠试纸(pts)、个人血糖仪(pgm)、ph计、气压计和温度计，用于检测各种分子靶标，包括蛋白质、核酸和小分子。在这些进步中，由于pgm的低成本、用户友
3、商业pgm依赖于蛋白酶(葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶)来催化葡萄糖并引发电化学反应。以最常用的基于葡萄糖脱氢酶的pgm为例，葡萄糖传感涉及三个串联反应。首先，葡萄糖被葡萄糖脱氢酶氧化，从而将辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nad+)转化为其还原形式(nadh)。然后，nadh将血糖试纸条上氧化态的电子介体[fe(cn)6]3-还原为[fe(ch)6]4-。最后，[fe(cn)6]4-在电极上被再氧化，在pgm中产生电流信号。基于该原理，多种还原型底物如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的还原形式(nadh)、抗坏血酸、尿酸、多巴胺、甘露醇等(diabetestechnology&therapeutics,12(11),847-857；angewandte chemie(internationaled.inenglish),55(2),732-736.)可以直接在血糖仪上产生相应的信号读数。
4、通过利用体外指数富集配基系统进化(selex)技术，科学家们发现了一类具有催化功能的单链dna分子，即dnazyme。这些分子因其稳定性强、易于保存、合成成本低廉等特性而受到科研界的普遍青睐。1996年，dipankar sen首次发现了一种能够自我折叠形成g-四链体(g4)结构的、富含鸟嘌呤的单链dnazyme。当这些dnazyme与卟啉铁或其类似物结合时，它们展现出类似过氧化物酶的催化活性，能够促使h2o2将底物(如abts、tmb、nadh、邻苯二胺、抗坏血酸钠等)氧化，产生信号变化(chemical communications(cambridge,england),51(6),979–995；analytica chimica acta,707(1-2),7–17；angewandte chemie(internationaled.in english),50(49),11710–11714.)。
5、因此，本专利技术鉴于g4 dnazyme是一种单链dna，具有廉价、操作方便、可编程性能高等特点，基于其开发新型的pgm信号转化方法有望突破当前pgm再利用策略的瓶颈，推动poct技术的长足发展。
技术实现思路
1、本专利技术一方面提供了一种基于g4 dnazyme的血糖仪信号转换方法，利用g4dnazyme催化还原型底物氧化导致血糖仪读数发生变化的特点，实现g4 dnazyme信号向pgm信号转化；另一方面，将基于g4 dnazyme的血糖仪信号转换方法与非葡萄糖靶标关联，建立非葡萄糖靶标信号经g4 dnazyme向血糖仪信号转化的方法，应用于非葡萄糖靶标的检测。该方法是一种不需要蛋白修饰和昂贵的检测仪器，就能够简便、高效实现非糖靶标检测信号转化为可定性和定量的pgm信号的转化策略。
2、实现以上目的的技术方案如下：
3、一种基于g4 dnazyme的血糖仪信号转换方法，具体技术方案为：基于g4 dnazyme的血糖仪信号转换体系包括基于g4 dnazyme的过氧化物酶体系和还原型底物。不含g4dnazyme的过氧化物酶体系和还原型底物的混合物经血糖仪检测，血糖仪读数呈高值，在其中加入g4 dnazyme后，基于g4 dnazyme的过氧化物酶体系氧化还原型底物为氧化态产物，还原型底物含量降低，经血糖仪检测的读数降低。由此，dnazyme的信号转换为血糖仪读数的变化，通过血糖仪读数的变化与否可以对g4 dnazyme进行定性检测；不同浓度g4dnazyme对还原型底物的氧化程度不同，导致血糖仪读数降低程度不同，g4 dnazyme浓度越高，剩余还原型底物越少，血糖仪读数越低，g4 dnazyme浓度与血糖仪读数呈负相关的关系，与加入g4 dnazyme前后反应体系的血糖仪读数的差值(δreadout)呈正相关的关系，基于g4 dnazyme浓度和δreadout做标准曲线，可对g4 dnazyme进行定量分析。
4、所述基于g4 dnazyme的过氧化物酶体系包括g4 dnazyme、hemin、h2o2、反应缓冲液。其中，g4 dnazyme是一段富含鸟嘌呤的核酸序列，能够自我折叠形成g-quadruplex结构，与卟啉铁(hemin)或其类似物结合时能发挥类似过氧化物酶的活性，催化h2o2对还原型底物的氧化反应。g4 dnazyme序列优选5’-ggtggtggtggttgtggtggtggtgg-3’(seq no id：1)以及其多次重复的多聚体形式序列。所述缓冲液为所用g4 dnazyme发挥氧化反应酶活性的最适缓冲液，适配优选g4 dnazyme序列5’-ggtggtggtggttgtggtggtggtgg-3’及其多聚体形式序列的优选缓冲液为:10mm tris-hcl(ph＝7.2)，100mm kcl,20mm nacl,1％dmso,0.1％triton x-100。
5、所述还原型底物能引起血糖仪的响本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于G4 DNAzyme的血糖仪信号转换方法，其特征是：反应体系包括基于G4DNAzyme的过氧化物酶体系和还原型底物；还原型底物既能引起血糖仪的响应，还能被基于G4 DNAzyme的过氧化物酶体系氧化，致使反应体系中还原型底物含量降低，经血糖仪检测的读数降低。
2.根据权利要求1所述的基于G4 DNAzyme的血糖仪信号转化方法，其特征是：不含G4DNAzyme的过氧化物酶体系和还原型底物的混合物经血糖仪检测，血糖仪读数呈高值，在其中加入G4 DNAzyme后，基于G4 DNAzyme的过氧化物酶体系氧化还原型底物为氧化态产物，还原型底物含量降低，经血糖仪检测的读数降低，由此，DNAzyme的信号转换为血糖仪读数的变化，通过血糖仪读数的变化与否可以对G4 DNAzyme进行定性检测；不同浓度G4DNAzyme对还原型底物的氧化程度不同，导致血糖仪读数降低程度不同，G4 DNAzyme浓度越高，剩余还原型底物越少，血糖仪读数越低，G4 DNAzyme浓度与血糖仪读数呈负相关的关系，与加入G4 DNAzyme前后反应体系的血糖仪读数的差值(Δreadout)呈正
3.根据权利要求1所述的基于G4 DNAzyme的血糖仪信号转化方法，其特征是：所述基于G4 DNAzyme的过氧化物酶体系包括G4 DNAzyme、hemin、H2O2、反应缓冲液；其中，G4 DNAzyme是一段富含鸟嘌呤的核酸序列，能够自我折叠形成G-quadruplex结构，与卟啉铁或其类似物结合时能发挥类似过氧化物酶的活性，催化H2O2对还原型底物的氧化反应；缓冲液为所用G4 DNAzyme发挥氧化反应酶活性的最适缓冲液。
4.根据权利要求1、2、3所述的基于G4 DNAzyme的血糖仪信号转化方法，其特征是：所述的G4 DNAzyme序列优选5’-GGTGGTGGTGGTTGTGGTGGTGGTGG-3’以及其多次重复的多聚体形式序列；适配的优选缓冲液为:10mM Tris-HCl(pH＝7.2)，100mM KCl,20mM NaCl,1％DMSO,0.1％Triton X-100。
5.根据权利要求1、2、3所述的基于G4 DNAzyme的血糖仪信号转化方法，其特征是：所述还原型底物包括所有能引起血糖仪读数变化且能被G4 DNAzyme氧化的物质，优选NADH、邻苯二胺、抗坏血酸钠。
6.基于G4 DNAzyme的血糖仪信号转换方法在非葡萄糖靶标检测中的应用，其特征是：针对不同非葡萄糖待测靶标建立与G4 DNAzyme相关联的信号传感方法，将非葡萄糖靶标信号转换为G4 DNAzyme的生成或消耗，结合基于权利要求1～5所述的基于G4 DNAzyme的血糖仪信号转化方法，通过G4 DNAzyme对还原型底物的氧化进一步转换为还原型底物量的变化，进而转换为血糖仪读数的变化，通过血糖仪读数的变化对不同靶标进行定性、定量检测。
7.根据权利要求6所述的基于G4 DNAzyme的血糖仪信号转换方法在非葡萄糖靶标检测中的应用，其特征是：所述非葡萄糖靶标包括核酸、蛋白、小分子。
...【技术特征摘要】
1.一种基于g4 dnazyme的血糖仪信号转换方法，其特征是：反应体系包括基于g4dnazyme的过氧化物酶体系和还原型底物；还原型底物既能引起血糖仪的响应，还能被基于g4 dnazyme的过氧化物酶体系氧化，致使反应体系中还原型底物含量降低，经血糖仪检测的读数降低。
2.根据权利要求1所述的基于g4 dnazyme的血糖仪信号转化方法，其特征是：不含g4dnazyme的过氧化物酶体系和还原型底物的混合物经血糖仪检测，血糖仪读数呈高值，在其中加入g4 dnazyme后，基于g4 dnazyme的过氧化物酶体系氧化还原型底物为氧化态产物，还原型底物含量降低，经血糖仪检测的读数降低，由此，dnazyme的信号转换为血糖仪读数的变化，通过血糖仪读数的变化与否可以对g4 dnazyme进行定性检测；不同浓度g4dnazyme对还原型底物的氧化程度不同，导致血糖仪读数降低程度不同，g4 dnazyme浓度越高，剩余还原型底物越少，血糖仪读数越低，g4 dnazyme浓度与血糖仪读数呈负相关的关系，与加入g4 dnazyme前后反应体系的血糖仪读数的差值(δreadout)呈正相关的关系，基于g4 dnazyme浓度和δreadout做标准曲线，可对g4dnazyme进行定量分析。
3.根据权利要求1所述的基于g4 dnazyme的血糖仪信号转化方法，其特征是：所述基于g4 dnazyme的过氧化物酶体系包括g4 dnazyme、hemin、h2o2、反应缓冲液；其中，g4 dnazyme是一段富含鸟嘌呤的核酸序列，能够自我折叠形成g-quadru...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐卓，丁盛，董娟，
申请(专利权)人：中国科学院成都生物研究所，
类型：发明
国别省市：
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