2025年12月19日，《Small》杂志在线发表了东南大学生物科学与医学工程学院/数字医学工程全国重点实验室王潇课题组的最新研究成果：Hybridization Chain Reaction Based on Paranemic Crossover DNA(Pengda Liang, Xiao Wang*,Small2025, DOI: 10.1002/smll.202510431)。该研究开发了一种基于平行线交叉DNA (Paranemic Crossover DNA, PX DNA)结构的新型杂交链式反应(Hybridization Chain Reaction, HCR)，即PX-HCR，实现了由靶标DNA/RNA触发的PX DNA可控组装。通过对PX底物进行2'-甲氧基(2'-O-methyl，2'-OMe)修饰，显著增强了其对RNA靶标的识别与响应效率，为高稳定性的生物传感与活体成像提供了新途径。与传统HCR产生线性双链产物不同，PX-HCR能够同时响应多个靶标分子，实现并行，分支的DNA结构扩增，从而为复杂DNA纳米结构的可控组装提供了新思路。
HCR作为一种无需酶参与，可在等温条件下进行的信号放大技术，通过靶标核酸触发的发夹DNA级联杂交实现高效扩增，已成为生物传感、成像及治疗领域的重要工具。然而，其实际应用（尤其在体内）常受生物环境中核酸酶的影响：DNA底物与产物易被降解，导致成像窗口短、信噪比低等问题。为了应对这一挑战，研究课题组以具有高稳定性的PX DNA结构替代传统HCR底物中的线性双链区域，成功构建了PX-HCR系统。此外，PX DNA特有的平行交叉结构使PX-HCR具备并行响应多重靶标的独特能力，在复杂生物医学应用场景中展现出显著优势。
为系统评估PX-HCR的性能，研究课题组首先通过荧光共振能量转移(Fluorescence Resonance Energy Transfer，FRET)实验证实了其对DNA和RNA靶标的特异性响应，动力学分析表明，在非优化条件下，PX-HCR对DNA和RNA靶标的反应半衰期分别为5.23分钟和176.04分钟。为提升PX-HCR对RNA靶标的响应速率，课题组在PX底物中引入了不同长度的2'-OMe修饰，成功将RNA靶标的反应半衰期从176.04分钟缩短至57.58分钟，并最终达到4.13分钟，实现了与DNA靶标同水平的快速响应。进一步地，为验证PX-HCR对不同长度核酸的识别普适性，课题组以microRNA-21 (miR-21)为靶标模型，构建了相应的mPX-HCR检测体系。使用2'-OMe修饰的PX底物后，仅10分钟即可观察到由miR-21触发的比色信号变化，证明该系统对短链核酸也具备高效检测能力。
东南大学生物科学与医学工程学院2024级博士生梁鹏达为该论文唯一第一作者，王潇教授为论文独立通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金，中央高校基本科研业务费专项资金，国家重点研发计划等项目资助。