CoBrA 通过三链分子间竞争实现适配体开关中识别与信号转导的空间解耦

核酸适配因子因其小分子体积、化学合成便利且易于修饰，长期被视为“化学抗体”并广泛应用于生物传感 ^[1]。然而，将靶标识别转化为可测信号的过程往往依赖于适配因子不可预测的构象折叠，早期的结构开关策略虽通过双链解离实现荧光开启 ^[2]，或利用链置换释放信号标记 ^[3]，以及分子内置换探针 ^[4]，但这些设计要么需要预先了解结合域结构，要么需反复试错平衡亲和力与信号输出，难以形成通用的模块化架构。近期虽出现可调节动热力学性质的模块化适配因子开关并实现多生物标志物连续光学检测 ^[5]，以及大规模筛选将任意适配因子转化为开关的策略 ^[6]，但识别域与信号域在空间与能量上的耦合仍限制了其向电化学、场效应晶体管等表面基转导模式的扩展。

本文提出竞争桥接适配因子框架，采用三链分子间竞争机制，构建三域模块化 DNA 架构，将靶标识别与信号转导在空间上功能性解耦。不同于依赖适配因子折叠变化的传统设计，CoBrA 利用适配因子开关触发信号端点之间可预测的协同空间位移，并通过计算模拟与能量平衡系统优化，在单一极简组件系统中整合识别、位移与比率信号。以多巴胺和皮质醇适配因子为模型，在缓冲液、血清及人工脑脊液中均实现了 Cy3 与 Cy5 双通道的强热力学与动力学同步：多巴胺检测中 Cy3 通道 Kd = 13.3 ± 3.2 μM、τ = 447 ± 31 秒，Cy5 通道 Kd = 24.0 ± 3.3 μM、τ = 537 ± 22 秒；皮质醇检测中 Cy3 通道 Kd = 36.6 ± 3.9 μM、τ = 205 ± 7 秒，Cy5 通道 Kd = 30.7 ± 5.5 μM、τ = 259 ± 4 秒。

这一架构的核心推进在于将信号事件转化为由几何构型定义的可预测空间位移，而非依赖特定荧光现象，因此原则上可适配电化学、场效应晶体管、表面等离子体共振等表面基转导模式。这超越了以往模块化开关主要聚焦于消逝场光学检测 ^[5] 的范式，为构建通用的、跨转导平台的适配因子传感器提供了新的设计逻辑。

不过，论文仅在原理层面论证了向其他转导模式的可扩展性，尚未在电化学或场效应晶体管平台上实验验证；双通道同步虽强但两通道 Kd 与响应时间仍存在差异，提示能量平衡优化空间；且目前仅以两个小分子适配因子为例，更大规模靶标及复杂基质下的鲁棒性有待进一步考察。