In this study, we developed a label-free colorimetric miRNA detection method based on hairpin DNA probe and gold nanoparticles. The proposed method involves a unique DNA probe complex composed of hairpin DNA strand and trigger strand. In the presence of target miRNA, the closed hairpin structure changes into linear form due to complementarity of target to the loop region of the hairpin strand. This allows primer extension reaction by Klenow Fragment (exo-) to occur, leading to a robust reaction that displaces both of the bound target miRNA and trigger strand. The miRNA can then be recycled to open new hairpin probes for signal amplification. The displaced trigger strands induce gold nanoparticle aggregation, which serves as the signaling mechanism for this method. The whole assay can be achieved in 95 minutes and allows quantitative detection of miR-141 in the dynamic range of 500fM to 100nM. The proposed strategy proved to be highly sensitive, selective, rapid, and cost-effective, showing potential as a tool for use in clinical diagnosis and miRNA analysis.
본 연구에서는 헤어핀 DNA 프로브와 금나노입자를 이용하여 microRNA를 검출할 수 있는 비표지 비색검출 방법을 개발하였다. 제시된 기술에는 헤어핀 가닥과 트리거 가닥으로 이루어진 DNA 프로브 콤플렉스 구조가 이용된다. 표적 microRNA의 존재 시, miRNA는 헤어핀의 루프 부분과 결합을 이루어 헤어핀의 구조변화를 유도하고, Klenow Fragment (exo-)에 의한 프라이머 연장 반응을 초래한다. 따라서 방출된 miRNA는 새로운 헤어핀 콤플렉스와 재결합을 이루고, 트리거 가닥은 금나노입자의 응집반응을 유도해 비색 신호를 발생시킨다. 본 기술의 총 반응시간은 95분이며, 500fM에서 100nM까지 폭넓은 miRNA의 정량분석이 가능하다. 또한, 본 연구에서 개발된 기술은 표적 miRNA에 선택적이고 비용 효율적인 고감도 기술로써 임상 진단과 miRNA 분석에 적용될 수 있는 가능성을 가지고 있다.
