一束光读出多个核酸信号

多重核酸检测是感染性疾病诊断、肿瘤标志物分析和空间组学研究的重要基础。然而，传统荧光多重检测往往依赖多种颜色、复杂光谱拆分和精细校准。通道越多，串色、背景干扰和解码误差也越容易累积。

有没有可能只用一种荧光颜色，借助空间位置同时解析多个核酸靶标？北京化工大学苏昕团队给出了一个新的答案：不再把靶标信息“塞进颜色”，而是把它们写入微球的空间位置中。

研究亮点：让“位置”成为新的荧光通道

日前，北京化工大学生命学院苏昕、王诗卉团队在 Nature Communications 发表题为“Spatial fluorescence barcode by transiently luminescent DNA beads”的研究论文。该研究提出了一种基于瞬时发光DNA微球（transiently luminescent DNA beads, TLDBs）的空间荧光条形码（spatial fluorescence barcode, SFB）策略，为高通量、低串扰、可复用的核酸多重检测提供了新方案。

该系统的核心思想可以概括为“单色读出、空间编码、酶促复位”。研究团队将Y形DNA探针固定在链霉亲和素包被的聚苯乙烯微球表面。当目标核酸出现时，靶标通过链置换反应移除猝灭链，使微球表面的Cy5荧光短暂亮起；随后，体系中的核酸酶降解已结合的靶标，使猝灭链重新杂交，微球回到暗态并进入下一轮检测。

通过顺序引入不同靶标并记录微球发光位置，系统可以建立单色空间荧光条形码码本（mSFBC）。在未知样本检测中，只需将发光微球的位置与码本进行空间共定位比对，即可识别样本中包含哪些核酸靶标。

从原理验证到临床样本：空间条形码的可用性

 围绕“准确编码、循环复用、真实样本检测”三个关键问题，团队系统验证了SFB平台的性能。结果显示，七种DNA微球仅在匹配靶标存在时产生明确荧光响应，非匹配组合几乎无交叉反应，证明了该体系良好的正交性。Y形探针可经历多轮“激活—复位”循环，微球空间位置在连续检测后仍保持稳定；在DNA模型靶标检测中，平台检测限约为1 pM。

 在应用验证中，团队将SFB用于临床相关病原体标志基因检测，覆盖多种重要病原体的物种特异性和高毒力相关基因。临床感染血液样本检测结果与参考测序结果一致，并可在同一码本下实现多样本批量分析。进一步地，团队将核酸酶模块由ExoIII替换为RNase H，实现乳腺癌组织中多种miRNA标志物的同步识别，展示了SFB在病原体检测和肿瘤标志物分析中的应用潜力。

“让荧光只负责发光，让空间负责解码。”

SFB策略将分子识别、动态DNA反应、酶促复位和显微空间定位整合在同一平台中，为未来低成本、可扩展的多重核酸检测提供了新的技术路线。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-67410-3