LNA（Locked Nucleic Acid，锁核酸）是一种经过修饰的核酸类似物，LNA - dA、LNA - dG、LNA - dC、LNA - dT 分别是包含锁核酸修饰的腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶的单体。基于这些单体构建的 LNA 探针有以下常见应用场景：
LNA（Locked Nucleic Acid，锁核酸）探针是一种经过特殊修饰的核酸探针，具有独特的结构和优异的性能，广泛应用于分子诊断和基因检测中。以下是关于LNA探针设计、原理和应用的详细介绍：
LNA探针的设计
结构特点
· LNA是一种含有桥接双环糖基的合成核酸类似物。其核糖的2'-O和4'-C之间通过亚甲基桥相连，形成刚性的双环结构，这种结构限制了核糖环的灵活性，使其更稳定。
· LNA探针遵循Watson-Crick碱基配对规则，可以与互补的DNA或RNA序列杂交。
· 设计要点
· 提高Tm值：LNA探针能够显著提高与靶序列结合的热稳定性。每加入一个LNA核苷酸，Tm值可升高2~8℃。因此，LNA探针可以设计得更短，同时对序列的GC含量依赖性更低。
· 增强特异性：LNA探针能够显著提高完全匹配和错配碱基之间的Tm值差异，从而更有效地分辨单核苷酸多态性（SNP）。
· 灵活性：LNA可以与标准寡核苷酸合成相容，可以直接将单个或多个LNA核苷酸位点选择性地掺入探针序列中，以调整探针的识别能力和Tm值。
LNA探针的原理
· LNA探针通过与目标核酸序列的互补杂交实现检测。其特殊的双环结构使其与目标序列的结合更稳定、更特异。
· 在qPCR等应用中，LNA探针的高Tm值和特异性减少了非特异性结合的背景荧光，提高了信噪比。
LNA探针的应用
基因检测
· SNP检测：LNA探针能够有效区分单碱基突变，适用于单核苷酸多态性（SNP）检测。
· 等位基因鉴别：在等位基因扩增阻滞原理（ARMS）中，LNA探针可提高引物的特异性，用于检测低频率突变。
· 病原体检测
- LNA探针可用于检测病毒、细菌等病原体的核酸序列，具有高灵敏度和特异性。
· 基因表达分析
- LNA探针可用于实时荧光定量PCR（qPCR），提高基因表达分析的准确性和灵敏度。
· 多重检测
- LNA探针的高Tm值和特异性使其适用于多重qPCR检测，能够同时检测多个靶标。
· 反义技术
- LNA的高核酸酶抗性和强结合亲和力使其成为反义技术的理想选择，可用于基因沉默和microRNA检测
LNA探针凭借其独特的结构和优异的性能，已成为分子诊断和基因检测中的重要工具。其高特异性和高灵敏度使其在多种应用中表现出色，为科学研究和临床诊断提供了有力支持
核酸检测
- 病毒检测：在检测病毒时，LNA 探针能与病毒核酸高度特异性结合。以检测新冠病毒为例，其能快速且精准识别新冠病毒核酸序列，即便样本中病毒核酸含量低，也可有效检测到，为疫情防控的快速诊断提供有力支持。
- 细菌检测：在临床感染诊断中，能迅速鉴别引起感染的细菌种类，比如区分肺炎链球菌和金黄色葡萄球菌等，帮助医生及时采取针对性治疗措施。
- 遗传性疾病诊断：对于如地中海贫血、囊性纤维化等遗传性疾病，LNA 探针可检测相关基因突变位点，实现疾病的早期诊断和遗传咨询。
基因表达分析
- 实时荧光定量 PCR：在实时荧光定量 PCR 技术中，LNA 探针可显著提高检测的灵敏度和特异性。在研究肿瘤相关基因表达时，能更准确地定量分析癌基因或抑癌基因的表达水平，为肿瘤的早期诊断、病情监测和预后评估提供重要依据。
- 原位杂交：利用 LNA 探针进行原位杂交实验，可在组织切片或细胞涂片上对特定基因的 mRNA 进行定位和表达分析。在神经科学研究中，可用于研究神经元中特定基因的表达分布，有助于深入了解神经系统的发育和功能。
微小 RNA（miRNA）研究
- miRNA 检测：miRNA 在基因表达调控、细胞增殖、分化和凋亡等过程中发挥重要作用，LNA 探针能特异性检测 miRNA。在肿瘤研究中，检测与肿瘤发生发展相关的 miRNA，为肿瘤的早期诊断和治疗提供新的生物标志物。
- miRNA 功能研究：通过设计针对特定 miRNA 的 LNA 探针，可抑制 miRNA 的活性，研究其在细胞生理和病理过程中的功能。在心血管疾病研究中，抑制某些与心肌肥厚相关的 miRNA，观察其对心肌细胞功能的影响，为心血管疾病的治疗提供新的靶点。
核酸测序辅助
- 提高测序准确性：在二代测序或三代测序技术中，LNA 探针可用于富集目标核酸区域，减少非目标区域的干扰，提高测序的准确性和效率。在对人类基因组中特定基因区域进行深度测序时，使用 LNA 探针富集目标区域，可降低测序成本并提高数据质量。
药物研发
- 靶点验证：在药物研发过程中，LNA 探针可用于验证药物作用靶点的有效性。通过检测药物作用后靶点基因的表达变化，评估药物的疗效和安全性。在研发抗肿瘤药物时，检测药物对肿瘤相关基因的影响，为药物的优化和筛选提供依据。
- 药物疗效监测：在临床试验中，使用 LNA 探针检测患者体内特定基因的表达变化，可实时监测药物的疗效。在抗病毒药物治疗过程中，检测病毒核酸的变化，评估药物对病毒复制的抑制效果。