近日，华南理工大学生物科学与工程学院陈庭坚教授团队在酶促非天然核酸（XNA）合成及其在非天然核酸适配体（XNA aptamers）筛选、非天然核酸适配体传感器（XNA aptasensors）构建和在医药与食品领域具有重要价值靶标生物检测中的应用研究方面取得重要进展，开发了多种高稳定性、高灵敏度的2'-氟/氧甲基（2'-F/OMe）-RNA适配体传感器（2'-F/OMe-RNA aptasensors），可用于蜡样芽孢杆菌5/B/6金属β-内酰胺酶的高灵敏度检测。该成果发表在国际著名期刊ACS Synthetic Biology上，题目为“Generation of stable 2'-F/OMe-RNA aptasensors for Bacillus cereus 5/B/6 metallo-β-lactamase”。博士研究生吴静、硕士研究生肖子乾和副研究员杜宇辉为论文的共同第一作者，硕士罗明兰、博士研究生陈志鹏和学士杨槟源，中国科学院杭州医学所副研究员郭沛和硕士张家铖为共同作者，陈庭坚教授为唯一通讯作者，华南理工大学生物科学与工程学院为第一完成单位。（论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.5c00547）

 适配体传感器在生物传感与分子诊断中具有广泛的应用，然而传统的DNA/RNA适配体易受核酸酶降解，限制了其在复杂生物样本中靶标检测的应用。2'-F和2'-OMe修饰的RNA具有优异的核酸酶抗性，是构建高稳定性适配体传感器的理想材料。然而，其高效的合成与文库筛选仍面临严重的技术挑战。

 在本工作中，团队利用实验室进化获得的非天然核酸聚合酶SFM4-6，高效合成了由2'-OMe-A、2'-F-U、2'-F-C和2'-OMe-G组成的2'-F/OMe-RNA文库。基于此，建立了一套完整的非天然核酸适配体SELEX筛选系统，成功筛选出三种针对蜡样芽孢杆菌5/B/6金属β-内酰胺酶的高亲合力2'-F/OMe-RNA适配体（Apt-FUC1、Apt-FUC2和Apt-FUC3）。表面等离子共振（SPR）分析显示，这三种适配体与靶标蛋白结合的解离常数分别为95.9 nM、70.0 nM和81.3 nM，展现出了优异的靶标结合能力。进一步研究表明，所获得的2'-F/OMe-RNA适配体在DNase I和胎牛血清中均表现出远高于其DNA对应物的生物稳定性。基于筛选到的高性能适配体，团队进一步构建了三种基于氧化石墨烯的荧光2'-F/OMe-RNA适配体传感器。这些传感器在检测蜡样芽孢杆菌5/B/6金属β-内酰胺酶时表现出了极高的灵敏度，检测限分别为0.38 nM、0.27 nM和0.29 nM。即使在含有DNase I的环境中，传感器仍能保持接近100%的检测信号产生能力，显著优于DNA适配体传感器。此外，该传感器在牛奶和10%胎牛血清等复杂生物样本中也表现出了良好的靶标检测特异性和稳定性，能够准确区分目标蛋白与其他β-内酰胺酶及干扰物。

 本研究建立了一整条从非天然核酸适配体筛选到非天然核酸生物传感器构建的完整技术路线，不仅为金属β-内酰胺酶的快速检测提供了新工具，也为开发其他高稳定性非天然核酸适配体和非天然核酸适配体传感器奠定了方法学基础，在生物医药、食品安全、临床诊断和环境监测等领域具有广阔应用前景。

 该工作得到了广东省“珠江人才计划”引进创新创业团队（2019ZT08Y318）, 广东省“珠江人才计划”青年拔尖人才项目（2019QN01Y228），国家重点研发计划“合成生物学”重点专项（2019YFA0904102），国家自然科学基金面上项目（21978100），以及广州市科技局基础与应用基础研究项目（2023A04J1470）的资助。