[注] MoS₂ (二硫化モリブデン); MPXV（エムポックスウイルス）; HPV（ヒトパピローマウイルス）
[出典] "CRISPR-Cas12a-regulated DNA adsorption on MoS₂ quantum dots: Enhanced enzyme mimics for sensitive colorimetric detection of human monkeypox virus and human papillomavirus DNA" Tao Y, Wang H, Ju E, Lao YH, Zhang Y, Li M. Talanta. 204-11-08. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2024.127153 [所属] Sun Yat-sen U, The State U New York；グラフィカルアブストラクト
二硫化モリブデン（MoS₂）は遷移金属ジカルコゲナイドのグラフェン類似体であり、その優れた触媒特性と生体適合性により、ペルオキシダーゼ模倣物質として関心が高まっている。ゼロ次元二硫化モリブデン量子ドット（MoS₂ QDs）は、横方向の寸法が10nm未満のMoS₂の小片である。MoS₂ナノシートと比較して、MoS₂ QDsは体積に対する表面積比の改善と電子輸送特性の向上を示しており、比色バイオセンシング用途において有望なペルオキシダーゼ模倣物質となっている。さらに、天然酵素に対するナノザイムの大きな利点は、サイズ、ドーピング、表面修飾によって活性を制御できることである。
様々な制御方法の中でも、DNAの結合と修飾は、ナノザイム活性を制御するためのシンプルで効果的なアプローチを提供する。DNAは物理的、化学的、生物学的効果によってナノ物質の組成、形状、サイズ、状態、表面修飾を変化させることができ、より魅力的な特徴を持つ豊かな界面効果や調節された酵素活性をもたらす。DNAを利用したナノザイム活性の調節は、疾病診断への幅広い応用が期待されているが、DNAを利用したウイルス検出のためのMoS₂ QDの酵素活性調節に関する報告はほとんどない。
本研究では、プローブDNAでMoS₂ QDsの触媒活性を調節することにより、MPXVとHPV DNAを検査するためのCRISPR-Cas12aを介した比色センシングプラットフォームを初めて確立した。
標的MPXVまたはHPV DNAが存在しない場合、プローブDNAはMoS₂ QDsのペルオキシダーゼ模倣活性を効果的に増強する。MPXVまたはHPV標的が存在すると、Cas12aのトランス切断特性が開始され、DNAプローブの分解が生じる。この分解は、MoS₂ QDsに吸着した酵素活性増強活性を持つプローブDNAを阻害し、最小限の触媒能力をもたらす。
MoS₂ QDs-プローブDNAナノハイブリッドとCRISPR-Cas12a検出試薬は、シグナル増幅検出システムとして機能し、DNA標的増幅の必要なく、MPXVとHPV DNAの高感度かつ正確な裸眼センシングのための直感的で新規なアプローチを提供する。さらに、構築された比色バイオセンサーは、MPXVおよびHPV DNAの可視化、高感度、スマートフォン支援検出を可能にし、資源が限られた遠隔地での実験室外バイオアッセイに大きな可能性を示している。
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