Die in situ und Echtzeit-Bildgebung von microRNA (miRNA) mit niedriger Häufigkeit in lebenden Zellen ist entscheidend, um dynamische biologische Krankheitsmechanismen aufzudecken. Traditionelle freie Sondensysteme stoßen jedoch auf Herausforderungen wie intrazellulären Nukleaseabbau, geringe Molekülkollisionseffizienz und starke Hintergrundstörungen. Die Signalverstärkungsstrategie auf Basis einer DNA-Nanoeinschlussplattform verwandelt durch präzise Verankerung isothermer Nukleinsäure-Amplifikationskomponenten in dreidimensionalen Rahmen wie DNA-Tetraedern, DNA-Nanokäfigen, DNA-Nanosphären oder DNA-Nanomotoren zufällige freie Diffusionsreaktionen in effiziente lokale Kaskadenverstärkung und bietet so eine innovative Lösung zur Überwindung der genannten Barrieren. Der Artikel gibt einen systematischen Überblick über die Kernmechanismen und den Anwendungserfolg dieser Plattform: Zunächst wird die biologische Stabilität von DNA-Nanostrukturen erläutert, anschließend werden Zellaufnahme und intrazelluläre Transportwege analysiert und aus physikalisch-mechanischer Perspektive das Wesen der Steigerung der lokalen effektiven Konzentration und der Beschleunigung der Reaktionskinetik im eingeschränkten Raum erklärt; darauf aufbauend werden Designstrategien basierend auf DNA-Tetraedern, Nanokäfigen, mehreren eingeschlossenen Netzwerken und Nanomotoren sowie deren Anwendungen bei hochempfindlicher und hochspezifischer miRNA-Bildgebung in lebenden Zellen zusammengefasst. Abschließend werden die noch bestehenden Herausforderungen in diesem Bereich diskutiert und Entwicklungstrends der Multitechnikintegration beleuchtet, um eine Referenz für die klinische Translation der DNA-Nanoeinschlussplattform bereitzustellen.

microRNA (miRNA); DNA-Nanostrukturen; Bildgebung lebender Zellen; Nukleinsäureamplifikation; räumlicher Einschlusseffekt