zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1729Research ArticleАННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙABSTRACTS ENGLISH-LANGUAGE ARTICLESКолориметрический метод детекции ракового маркера гена р53 без использования метокHybridization chain reaction-based label-free colorimetric sensor for detection of cancer marker p53 geneYangS.YangS.

Чжэнчжоу, Хэнань

Zhengzhou, Henan Province

RenL.RenL.

Чжэнчжоу, Хэнань

Zhengzhou, Henan Province

QinZ.QinZ.

Чжэнчжоу, Хэнань

Zhengzhou, Henan Province

jiangliying@zzuli.edu.cnZhangP.ZhangP.

Чжэнчжоу, Хэнань

Zhengzhou, Henan Province

ZhangQ.ZhangQ.

Чжэнчжоу, Хэнань

Zhengzhou, Henan Province

ZhangJ.ZhangJ.

Чжэнчжоу, Хэнань

Zhengzhou, Henan Province

JiangL.JiangL.

Чжэнчжоу, Хэнань

Zhengzhou, Henan Province

Чжэнчжоуский университет легкой промышленностиDepartment of Electric Information Engineering, Zhengzhou University of Light IndustryКолледж электронной информации, Чжэнчжоуский университет легкой промышленности; Квантовый технологический институт, Чжэнчжоуский университет легкой промышленностиCollege of Electronic Information, Zhengzhou University of Light Industry; Quantum Institute of Technology, Zhengzhou University of Light Industry202418112024916923923Copyright © Yang S., Ren L., Qin Z., Zhang P., Zhang Q., Zhang J., Jiang L., 20242024Yang S., Ren L., Qin Z., Zhang P., Zhang Q., Zhang J., Jiang L.Yang S., Ren L., Qin Z., Zhang P., Zhang Q., Zhang J., Jiang L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1729

Ген p53 является важным геном-супрессором опухолей, который используется для ранней диагностики рака. Описан чувствительный и экономически эффективный метод обнаружения гена p53 путем объединения гибридизационной цепной реакции (HCR) с наночастицами золота (НЧ-Au). Длинная структура двойной спирали, созданная HCR, не может адсорбироваться на поверхности НЧ-Au после добавления гена p53. При введении в раствор соответствующего количества Na+  НЧ-Au агрегирует и цвет раствора меняется с красного на сине-фиолетовый. Датчик имеет высокую чувствительность с пределом обнаружения 2 нМ, видимым невооруженным глазом, и пределом количественного обнаружения 0.2 нМ с использованием УФ-видимого спектрофотометра. Сочетание флуоресцентной спектроскопии и гель-электрофореза систематически подтверждает специфичность HCR, индуцированной геном p53. Использование бесферментного, безметкового колориметрического метода для обнаружения гена p53 значительно уменьшает сложность и стоимость эксперимента и может найти применение для раннего массового скрининга генов рака. 

The p53 gene is an important tumour suppressor gene, which has an important impact on the early diagnosis of cancer. Here, inspired by the fact that single-stranded DNA (ss-DNA) can be nonspecifically adsorbed on the surface of nanogold, we report on a sensitive and cost-effective new method to detect the p53 gene by combining hybridization chain reaction (HCR) with gold nanoparticles. The long double helix structure generated by HCR could not be adsorbed on the nanogold surface after the addition of the p53 gene. When an appropriate amount of Na+ is introduced into the solution, the nanogold aggregates and the colour of the solution changes from red to blue-violet. The sensor has a high sensitivity with a detection limit of  2 nM visible to the naked eye and a quantitative detection limit of 0.2 nM using a UV-visible spectrophotometer. Notably, by combining fluorescence spectroscopy and gel electrophoresis, the science and specificity of p53 gene-induced HCR is systematically validated. The use of an enzyme-free, label-free colorimetric method to detect the p53 gene greatly reduces the complexity and cost of the experiment. This study has a broad market application prospect and provides a new method for early mass screening of cancer genes.

колориметрический датчикбезметковыйгибридизационная цепная реакцияген p53colorimetric sensorlabel-freehybridization chain reactionp53 geneThe work for this paper was supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 62073299, 12004348, 61801436), Joint Fund of Henan Province Science and Technology R&D Program (Grant No. 225200810071), the Science and Technology Major Project of Henan Province (Grant No. 231100220800), Central Plains Science and Technology Innovation Leaders Project (Grant No. 224200510026), Henan Province Science and Technology Research Project (Grant Nos. 242102221045, 232102220008, 212102210002). Key Research Projects in Higher Education Institutions in Henan Province (Grant No. 24A535001)ReferencesV. Brázda, M. Fojta, Int. J. Mol. Sci., 20, No. 22, 5605 (2019), doi: 10.3390/ijms20225605.V. Brázda, M. Fojta, Int. J. Mol. Sci., 20, No. 22, 5605 (2019), doi: 10.3390/ijms20225605.R. Song, W. Zhang, H. Chen, Eur. J. Mass Spectrom., 12, No. 1, 205 (2006), doi: 10.1255/ejms.800.R. Song, W. Zhang, H. Chen, Eur. J. Mass Spectrom., 12, No. 1, 205 (2006), doi: 10.1255/ejms.800.Therese Sørlie, Mol. Toxic. Protocols, 207–216 (2005), doi:10.1385/1-59259-840-4:207.Therese Sørlie, Mol. Toxic. Protocols, 207–216 (2005), doi:10.1385/1-59259-840-4:207.X. Jin, D. Zhang, W. Zhang, Microchem. J., 168, 106461 (2021), doi: 10.1016/j.microc.2021.106461.X. Jin, D. Zhang, W. Zhang, Microchem. J., 168, 106461 (2021), doi: 10.1016/j.microc.2021.106461.Z. Luo, Y. Xu, Z. Huang, Talanta: The Int. J. Pure and Appl. Analyt. Chem., 210, 120638 (2020), doi: 10.1016/j.talanta.120638.Z. Luo, Y. Xu, Z. Huang, Talanta: The Int. J. Pure and Appl. Analyt. Chem., 210, 120638 (2020), doi: 10.1016/j.talanta.120638.E. Assah, W. Goh, X. T. Zheng, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 214 (2018), doi: 10.1016/j.colsurfb.2018.05.007.E. Assah, W. Goh, X. T. Zheng, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 214 (2018), doi: 10.1016/j.colsurfb.2018.05.007.L Wang, Y. Han, S. Xiao, Talanta, S0039914018305022 (2018), doi: 10.1016/j.talanta.2018.05.035.L Wang, Y. Han, S. Xiao, Talanta, S0039914018305022 (2018), doi: 10.1016/j.talanta.2018.05.035.Z. F. Shen, F. Li, Y. F. Jiang, Analyt. Chem., 7b04895 (2018), doi: 10.1021/acs.analchem.7b04895.Z. F. Shen, F. Li, Y. F. Jiang, Analyt. Chem., 7b04895 (2018), doi: 10.1021/acs.analchem.7b04895.L Ding, L Zhang, H. Yang, S. Ge, Sensors & Actuators, B268, 210–216 (2018), doi: 10.1016/j.snb.2018.04.126.L Ding, L Zhang, H. Yang, S. Ge, Sensors & Actuators, B268, 210–216 (2018), doi: 10.1016/j.snb.2018.04.126.R. M. Dirks, N. A. Pierce, Proc. Nat. Acad. Sci., 101, No. 43 (2004), doi: 10.1073/pnas.0407024101.R. M. Dirks, N. A. Pierce, Proc. Nat. Acad. Sci., 101, No. 43 (2004), doi: 10.1073/pnas.0407024101.M. Östblom, B. Liedberg, L. M. Demers, J. Phys. Chem. B, 109, No. 31, 15150–15160 (2005), doi: 10.1021/jp051617b.M. Östblom, B. Liedberg, L. M. Demers, J. Phys. Chem. B, 109, No. 31, 15150–15160 (2005), doi: 10.1021/jp051617b.P Liu, X Yang, S. Sun, Analyt. Chem., 85, No. 16, 7689–7695 (2013), doi: 10.1021/ac4001157.P Liu, X Yang, S. Sun, Analyt. Chem., 85, No. 16, 7689–7695 (2013), doi: 10.1021/ac4001157.J. Li, C. Kong, Q. Liu, Analyst, 143, No. 17, 4051–4056 (2018), doi:10.1039/C8AN00825F.J. Li, C. Kong, Q. Liu, Analyst, 143, No. 17, 4051–4056 (2018), doi:10.1039/C8AN00825F.S. Lu, T. Hu, S. Wang, ACS Appl. Mater. Interfaces, 9, No. 1, 167–175 (2017), doi: 10.1021/acsami.6b13201.S. Lu, T. Hu, S. Wang, ACS Appl. Mater. Interfaces, 9, No. 1, 167–175 (2017), doi: 10.1021/acsami.6b13201.S. E. Sadatá Ebrahimi, Chem. Commun., 19, 1398–1399 (1992), doi: 10.1002/chin.199303290.S. E. Sadatá Ebrahimi, Chem. Commun., 19, 1398–1399 (1992), doi: 10.1002/chin.199303290.D. K. Nguyen, C. H. Jang, Micromachines, 12, No. 12, 1526 (2021), doi: 10.3390/mi12121526.D. K. Nguyen, C. H. Jang, Micromachines, 12, No. 12, 1526 (2021), doi: 10.3390/mi12121526.M. Vanaja, S. Rajeshkumar, K. Paulkumar, Adv. Appl. Sci. Res., 4, 50–55 (2013), doi: 10.1039/c2cp41186e.M. Vanaja, S. Rajeshkumar, K. Paulkumar, Adv. Appl. Sci. Res., 4, 50–55 (2013), doi: 10.1039/c2cp41186e.X. Xie, R. Ke, C. Cheng, Biosensors and Bioelectronics, 176, 112896 (2021), doi: 10.1016/j.bios.2020.112896.X. Xie, R. Ke, C. Cheng, Biosensors and Bioelectronics, 176, 112896 (2021), doi: 10.1016/j.bios.2020.112896.S. Bi, S. Yue, S. Zhang, Chem. Soc. Rev., 46, No. 14, 4281–4298 (2017), doi: 10.1039/C7CS00055C.S. Bi, S. Yue, S. Zhang, Chem. Soc. Rev., 46, No. 14, 4281–4298 (2017), doi: 10.1039/C7CS00055C.K. L. M. Drew, T. R. Walsh, Australian J. Chem., 73, No. 10, 987–1000 (2020), doi: 10.1071/CH19533.K. L. M. Drew, T. R. Walsh, Australian J. Chem., 73, No. 10, 987–1000 (2020), doi: 10.1071/CH19533.X. Zhang, M. R. Servos, J. Liu, J. Am. Chem. Soc., 134, No. 17, 7266 (2012), doi: 10.1021/ja3014055.X. Zhang, M. R. Servos, J. Liu, J. Am. Chem. Soc., 134, No. 17, 7266 (2012), doi: 10.1021/ja3014055.L. Sun, Z. Zhang, S. Wang, Nanoscale Res. Lett., 4, No. 3, 216–220 (2008), doi: 10.1007/s11671-0089228-z.L. Sun, Z. Zhang, S. Wang, Nanoscale Res. Lett., 4, No. 3, 216–220 (2008), doi: 10.1007/s11671-0089228-z.Y. Qi, J. Ma, X. Chen, Analyt. and Bioanalyt. Chem., 412, No. 2, 439–448 (2020), doi: 10.1007/s00216019-02253-8.Y. Qi, J. Ma, X. Chen, Analyt. and Bioanalyt. Chem., 412, No. 2, 439–448 (2020), doi: 10.1007/s00216019-02253-8.Z. Gao, Z. Qiu, M. Lu, Biosensors and Bioelectronics, 89, 1006–1012 (2017), doi: 10.1016/j.bios.2016.10.043.Z. Gao, Z. Qiu, M. Lu, Biosensors and Bioelectronics, 89, 1006–1012 (2017), doi: 10.1016/j.bios.2016.10.043.C. Xu, Y. Ying, J. Ping, Microchim. Acta, 186, 1–7 (2019), doi: 10.1007/s00604-019-3574-7.C. Xu, Y. Ying, J. Ping, Microchim. Acta, 186, 1–7 (2019), doi: 10.1007/s00604-019-3574-7.Y. Qin, H. Bubiajiaer, J. Yao, Biosensors, 12, No. 4, 242 (2022), doi: 10.3390/bios12040242.Y. Qin, H. Bubiajiaer, J. Yao, Biosensors, 12, No. 4, 242 (2022), doi: 10.3390/bios12040242.X. Liu, F. He, F. Zhang, Analyt. Chem., 92, No. 13, 9370–9378 (2020), doi: 10.1021/acs.analchem.0c01773.X. Liu, F. He, F. Zhang, Analyt. Chem., 92, No. 13, 9370–9378 (2020), doi: 10.1021/acs.analchem.0c01773.C. Xu, L. Lan, Y. Yao, Sensors and Actuators B: Chem., 273, 642–648 (2018), doi: 10.1016/j.snb.2018.06.035.C. Xu, L. Lan, Y. Yao, Sensors and Actuators B: Chem., 273, 642–648 (2018), doi: 10.1016/j.snb.2018.06.035.D. Yuan, X. Fang, Y. Liu, Analyst, 144, No. 12, 3886–3891 (2019), doi: 10.1039/C9AN00394KD. Yuan, X. Fang, Y. Liu, Analyst, 144, No. 12, 3886–3891 (2019), doi: 10.1039/C9AN00394K

The authors declare that there are no conflicts of interest present.