科学家提出靶向DNA捕获新技术 | 科技前线

随着精准医学和高通量基因组研究的发展，DNA捕获技术需在成本、特异性、灵活性及低丰度样本处理能力等方面满足更高的要求。

近日，中国科学院天津工业生物技术研究所开发了基于融合蛋白（UdgX-SSBE3）的全新靶向DNA捕获技术，提出了“酶促标记+共价捕获”的新思路，为实现目标DNA片段的高效、特异富集，精准检测和基因组分析提供了新的技术路径。

01

打破传统

传统DNA捕获依赖杂交探针与目标序列的碱基互补配对。但是，这种方式在复杂基因组背景下容易产生非特异结合，对低丰度靶标的捕获能力也较为有限。针对这些问题，研究团队提出了解决方案。

▲UdgX-SSBE3蛋白靶向DNA捕获技术

UdgX-SSBE3是一种融合蛋白，其核心设计思路是将胞嘧啶碱基编辑酶与尿嘧啶-DNA糖基化酶变体UdgX进行功能融合。在sgRNA的引导下，该融合蛋白精准定位目标DNA位点，并将胞嘧啶编辑为尿嘧啶，相当于为目标序列打上 “分子标签”；随后，UdgX可特异识别该尿嘧啶并与DNA形成稳定的共价结合，从而精准捕获目标DNA片段。

这一技术将可编程碱基编辑与共价捕获机制有机结合，打破了传统杂交捕获对序列匹配和探针设计的限制，使几乎任意目标位点都具备高效富集的可能。

02

多靶标并行

▲UdgX-SSBE3蛋白靶向多基因疾病相关靶点捕获方法

为评估该技术的应用潜力，研究团队以多基因疾病相关突变片段和标准靶标序列为模型，验证了UdgX-SSBE3的捕获性能。结果显示，在复杂基因组背景中，该融合蛋白能够准确识别目标DNA片段，且捕获特异性优于传统杂交探针方法。

该技术具备高度的可编程性和灵活性：只需更换sgRNA，即可快速切换不同目标序列，实现多靶标位点的并行捕获。这一特性使其在遗传病筛查、肿瘤突变检测等多位点分析场景中展现出优势。

03

拓展应用前景

在实验流程优化方面，UdgX-SSBE3技术采用低密度sgRNA设计策略，不仅简化了实验步骤，无需额外标记操作，更将传统杂交时间大幅缩短，使得整体实验周期从近24小时压缩至数小时。这一改进通过关键步骤的协同优化，提升了实验通量和操作效率。

深度测序显示，UdgX-SSBE3在低丰度DNA样本中仍能实现稳定且高重复性的富集，为高通量靶向测序提供了技术保障。相比主流方法，该技术覆盖度更优，在保持样本均匀性的同时显著提升了测序有效性。

与传统探针捕获技术及商业化富集产品相比，该技术在探针用量、操作条件和成本控制方面更具优势，保持了高捕获效率和高度灵活的可编程特性，为靶向测序和基因组分析提供了新的解决思路。

未来该技术有望应用于疾病相关突变检测、肿瘤液体活检、病原体快速鉴定以及高通量基因组研究等领域，为精准医学和分子诊断提供支撑。

这一创新性靶向DNA捕获技术，不仅拓展了分子检测工具箱，也为高效、精准的基因组研究创造了新机遇。

论文链接：

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

来源：中国科学院天津工业生物技术研究所