科學家提出靶向DNA捕獲新技術 | 科技前線

隨著精準醫學和高通量基因組研究的發展，DNA捕獲技術需在成本、特異性、靈活性及低豐度樣本處理能力等方面滿足更高的要求。

近日，中國科學院天津工業生物技術研究所開發了基于融合蛋白（UdgX-SSBE3）的全新靶向DNA捕獲技術，提出了“酶促標記+共價捕獲”的新思路，為實現目標DNA片段的高效、特異富集，精準檢測和基因組分析提供了新的技術路徑。

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打破傳統

傳統DNA捕獲依賴雜交探針與目標序列的堿基互補配對。但是，這種方式在復雜基因組背景下容易產生非特異結合，對低豐度靶標的捕獲能力也較為有限。針對這些問題，研究團隊提出了解決方案。

▲UdgX-SSBE3蛋白靶向DNA捕獲技術

UdgX-SSBE3是一種融合蛋白，其核心設計思路是將胞嘧啶堿基編輯酶與尿嘧啶-DNA糖基化酶變體UdgX進行功能融合。在sgRNA的引導下，該融合蛋白精準定位目標DNA位點，并將胞嘧啶編輯為尿嘧啶，相當于為目標序列打上 “分子標簽”；隨后，UdgX可特異識別該尿嘧啶并與DNA形成穩定的共價結合，從而精準捕獲目標DNA片段。

這一技術將可編程堿基編輯與共價捕獲機制有機結合，打破了傳統雜交捕獲對序列匹配和探針設計的限制，使幾乎任意目標位點都具備高效富集的可能。

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多靶標并行

▲UdgX-SSBE3蛋白靶向多基因疾病相關靶點捕獲方法

為評估該技術的應用潛力，研究團隊以多基因疾病相關突變片段和標準靶標序列為模型，驗證了UdgX-SSBE3的捕獲性能。結果顯示，在復雜基因組背景中，該融合蛋白能夠準確識別目標DNA片段，且捕獲特異性優于傳統雜交探針方法。

該技術具備高度的可編程性和靈活性：只需更換sgRNA，即可快速切換不同目標序列，實現多靶標位點的并行捕獲。這一特性使其在遺傳病篩查、腫瘤突變檢測等多位點分析場景中展現出優勢。

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拓展應用前景

在實驗流程優化方面，UdgX-SSBE3技術采用低密度sgRNA設計策略，不僅簡化了實驗步驟，無需額外標記操作，更將傳統雜交時間大幅縮短，使得整體實驗周期從近24小時壓縮至數小時。這一改進通過關鍵步驟的協同優化，提升了實驗通量和操作效率。

深度測序顯示，UdgX-SSBE3在低豐度DNA樣本中仍能實現穩定且高重復性的富集，為高通量靶向測序提供了技術保障。相比主流方法，該技術覆蓋度更優，在保持樣本均勻性的同時顯著提升了測序有效性。

與傳統探針捕獲技術及商業化富集產品相比，該技術在探針用量、操作條件和成本控制方面更具優勢，保持了高捕獲效率和高度靈活的可編程特性，為靶向測序和基因組分析提供了新的解決思路。

未來該技術有望應用于疾病相關突變檢測、腫瘤液體活檢、病原體快速鑒定以及高通量基因組研究等領域，為精準醫學和分子診斷提供支撐。

這一創新性靶向DNA捕獲技術，不僅拓展了分子檢測工具箱，也為高效、精準的基因組研究創造了新機遇。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.169737

來源：中國科學院天津工業生物技術研究所

責任編輯：潘鵬