近日，我校質量與安全工程學院郭良宏團隊在國際知名學術期刊Biosensors and Bioelectronics上發表題為“A Cathodic Photoelectrochemical Immunoassay with Dual Signal Amplification for the Ultrasensitive Detection of DNA Damage Biomarkers”的論文，報道團隊開發的DNA損傷標志物高靈敏度光電化學傳感檢測方法。論文第一作者為我校質量與安全工程學院青年教師張碧紅博士，通訊作者為李敏杰副教授、郭良宏研究員。
化學品的毒性篩查和風險評估對生態安全和人類健康至關重要。尤其是基因毒性物質，因為它與突變性，致癌性和癌癥密切相關。目前化合物的基因毒性評價主要是通過動物試驗和細胞測試方法進行的，雖然這些方法已被廣泛應用，但其費用高昂、周期長，不適合大批量化合物的毒性篩查。針對這些方法的不足，近年來國內外工作者提出了基于生物標志物的分子檢測方法，其中磷酸化組蛋白H2AX (γH2AX)是DNA雙鏈斷裂（最嚴重的DNA損傷形式）的生物標志物，同時也是一種早期敏感的基因毒性效應標志物。迄今為止，已經開發了各種用于γH2AX檢測的技術，尤其是免疫技術，如免疫印跡、免疫熒光顯微鏡、流動分析和酶聯免疫分析等。令人遺憾的是，這些方法仍然存在一些缺點。例如，預處理步驟繁瑣、耗時，動態范圍有限，靈敏度低等。因此，開發快速、超靈敏的分析方法進行準確、可靠的γH2AX檢測十分迫切。
本工作開發了一種具有雙信號放大的新型陰極光電化學(PEC)免疫分析法，用于快速和超靈敏地檢測細胞裂解液中的γH2AX，最終實現基因毒性化合物的快速篩查和毒性評估。利用二抗/金納米顆粒/葡萄糖氧化酶共軛偶聯物作為標記檢測抗體，首先在96孔板上進行了針對γH2AX的夾心免疫反應。共軛物的引入提高了葡萄糖氧化酶對葡萄糖的催化性能，進而增加了H2O2的產生，提供了信號放大的第一個機制；接著，將含有H2O2的免疫反應產物注入電解池中，進行光電化學反應。H2O2作為電子受體，可在富含氧空位的Bi2+xWO6光電陰極上發生光還原反應， 放大光電流，此外，氧空位既是H2O2的吸附位點，又是H2O2的活化位點，從而進一步增強了光電流，為信號放大提供了另一種機制。 基于此，建立了γH2AX的超靈敏檢測平臺，線性范圍為0.01-500 ng/mL，檢出限為6.87 pg/mL (S/N=3)，比現有傳感檢測方法的靈敏度提高了30倍。通過檢測暴露于已知基因毒性化學物質的細胞裂解液中的γH2AX，驗證了該測定方法的實用性。本工作為基因毒性化學品的篩查提供了一個快速、可靠的工具，并為環境風險評估開辟了一條新的道路。
該工作得到國家自然科學基金(22036005)，浙江省重點研發計劃項目（2021C03057）的支持。
全文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566322010922
