小RNA（miRNAs）已经被报道在癌症、糖尿病、老年痴呆症等疾病的诊断和预后中有十分有用的预测价值。然而，由于序列的同源性、复杂的二级结构和天然丰度的范围广泛，现在还很难对生物样品中的miRNA进行准确有效的定量。最近，Stephen C. Chapin等人报道了利用滚环复制（RCA)在编码的凝胶微粒上对亚飞摩尔级（subfemtomolar）的miRNA进行多重定量，并能达到单分子的分辨率 [1] 。

miRNA是一种小的非编码RNA。由于它们会与Argonaute2核糖核蛋白复合体以及结合在膜上的囊泡相结合所以在富含RNA酶的血液环境中是极其稳定的。因此miRNA可以作为一种血液来源的十分有用的生物标志物，以用于快速、非创伤性的疾病诊断和预后以及研究细胞间通讯的机制。然而，目标分子的低丰度以及血液组份的复杂性一直妨碍着精确有效的基于血浆和血清的测试方法的开发。

用于miRNA定量的微阵列、深度测序和基于PCR的方法都能提供很高的灵敏度，但是它们并不适用于诊断方面的应用。因为它们都会涉及到对目标分子放大的步骤和费时的RNA提取过程，而这些步骤会使定量变得更为复杂并引入技术性的变动。虽然基于颗粒的阵列由于较短的并能自订化的工作流程和快速的测试后分析可以提供一种更经济的解决方案，但是市售的颗粒由于灵敏度差所以需要大量的样品。用于对miRNA生物标志物进行定量的理想平台应该要能提供很高的灵敏度和特异性、可扩展的多重性以及直接的目标检测，同时也不需要复杂、费时的操作和纯化步骤。

通常来说，有两种方法可以用于增加生物测试的灵敏度。一种是放大生物样品中目标分子的数量，另一种则是放大每个目标分子产生的报告信号。基于PCR的扩增在第一种策略中被广泛使用。然而，需要十分注意对引物序列进行优化以避免扩增的偏好性并保证精确的定量。相比之下，基于信号的放大过程可以不用增加目标分子的数量而提高灵敏度，这就提供了一种直接用于生物分子定量的途径。

滚环复制（RCA)是一种用于信号放大的常用策略。它通常会涉及到对一个环状模板进行由聚合酶介导的复制过程，从而产生可以被多个荧光基团或放射性同位素标记的长DNA串连体。使用RCA技术，Chapin等人展示了一种在编码的水凝胶微粒上进行多重miRNA定量的新方法。凝胶微粒是利用停止流动光刻的微流体过程制备的。这些凝胶微粒由一个“编码”区域和一系列“探针”区域组成。“编码”区域是荧光掺杂的，并且在该区域的晶片结构中有一系列未聚合的孔，可以用来确定共价固定在不同“探针”区域上及内部的DNA探针。当目标分子与固定的DNA探针杂交后，每个被捕获的目标分子都会连接一个通用的接头序列。在通用接头的3'端含有一个引物位点。之后，加入环化的DNA模板和Phi29 DNA聚合酶就可以使连接的接头不断地延伸。这种延伸会产生几百个重复序列，而每一个序列都可以通过与修饰过的寡核苷酸进行杂交而被荧光标记。这一方法可以对极少量血清中的miRNA进行直接检测而不需要提取RNA。

为了达到最佳的信噪比，Chapin等人优化了反应体系中不同组份的浓度。他们还加入了200 μg/mL的BSA，并将RCA缓冲液中的Tris-HCl浓度降到了10 mM来防止荧光标记的非特异性结合。在一个演示实验中，miR-210, miR-141和miR-221这一组已知在癌症中经常被错调的人类miRNA被用作目标分子。对于达到100 zmol以上的目标分子可以得到一条线性校准曲线。最低的检测极限是在检测miR-141时得到的。即使是15 zmol的miR-141也能被检测到（50 μL孵育体系中300 aM）。该灵敏度要优于这一领域中现有方法所展示的灵敏度，比如传统的微阵列。而且也足够用于对单细胞中高表达的miRNA进行直接检测。在进行亚阿托摩尔级（subattomole）的检测时，目标信号的平均实验内差异系数（CV)是14%而实验间差异系数为15%。

当直接从人血清中检测miRNA时，要加入2% SDS和0.5 U/μL SUPERase-In（RNA酶抑制剂）来使与RISC结合的蛋白变性并抑制血清中的RNA酶。根据凝胶微粒与RCA技术相结合后检测的结果，前列腺癌病人血清中的内源性miR-141被发现上调了，这与之前基于PCR的研究结果是一致的。对于每次实验，基于凝胶微粒的方法只需要25 μL未处理过的血清而微阵列技术通常需要1 mL血清以获得足够的RNA提取物来进行之后的测试。

基于凝胶微粒的技术可以对复杂介质中亚飞摩尔级的miRNA目标分子进行高度特异性的检测。将来可以通过掺入会发荧光的核苷酸来产生信号，从而简化这一测试。此外，RCA的策略还可以用于一个最近开发的在胶粒上进行细胞因子定量的操作方案。这可能可以实现在同一个测试中检测miRNA和蛋白质 [2] 。