DNA四面体探针电化学快速灵敏检测胰腺癌标志物群

Detection of serum biomarker is widely used in the diagnosis and prognosis of pancreatic cancer because it is effective and noninvasive. It is difficult to detect multiple biomarkers simultaneously and reach high detection sensitivity in pancreatic cancer serum biomarker detection. We here use DNA tetrahedral nanostructures as universal capture probes and report probes to develop a rapid, sensitive and cheap electrochemical method for detecting a group of pancreatic cancer biomarkers simultaneously. Then we apply this method in real clinical serum samples. DNA tetrahedron has unique advantages such as stable, good resistant to nonspecific adsorption and high design flexibility etc. Therefore, it has great potential in solving the problems of pancreatic cancer serum biomarker detection. In our method, DNA tetrahedral nanostructures with specific recognition functional groups are modified on multi-channel electrochemical gold electrodes to capture different targets. And DNA tetrahedron-G quadruplex complexes are employed as signal amplification probes to enhance the detection sensitivity. For detecting protein biomarker, we present a terminal specific modification strategy, aiming to keep the biological activity of the protein, which would improve the capture efficiency of DNA tetrahedron probe and as a result further enhance the detection sensitivity.

血清标志物检测作为一种有效且无创的方法，广泛应用于胰腺癌诊断和预后评估。如何实现多种标志物的同时检测以及如何提高检测灵敏度是目前胰腺癌血清标志物检测的两个难点。本项目提出利用DNA四面体纳米结构同时作为普适性捕获探针和信号放大探针，发展一个快速，灵敏，廉价的能够同时检测胰腺癌标志物群的电化学检测方法，并将该方法应用于血清样本的实际检测。DNA四面体产物稳定，抗非特异性吸附能力强、探针设计的灵活度很高，因此在提高检测灵敏度以及实现多种标志物的同时检测方面具有独特的优势。我们将设计好特异性识别功能团的DNA四面体纳米探针修饰到多通道电化学金电极上，分别捕获不同靶标胰腺癌血清标志物。同时，采用DNA四面体-G四联体（G-quadruplex）结构信号放大，提高检测灵敏度。针对胰腺癌蛋白标志物的检测，采用末端定位修饰策略，保留蛋白的活性位点保留，增强探针捕获效率，进一步提高检测灵敏度。

血清标志物检测作为一种有效且无创的方法，广泛应用于胰腺癌诊断和预后评估。如何实现多种标志物的同时检测以及如何提高检测灵敏度是目前胰腺癌血清标志物检测的两个难点。DNA四面体产物稳定，抗非特异性吸附能力强、探针设计的灵活度很高，因此在提高检测灵敏度以及实现多种标志物的同时检测方面具有独特的优势。本项目提出利用DNA四面体纳米结构同时作为普适性捕获探针和信号放大探针，发展一个快速，灵敏，廉价的能够同时检测胰腺癌标志物群的电化学检测方法，并将该方法应用于血清样本的实际检测。课题取得的成果如下： 1）我们构建了一种基于DNA四面体纳米结构捕获探针的多通道电化学DNA传感器，实现了对胰腺癌血液miRNA21, miRNA155, miRNA196a, miRNA210四种标志物的同步检测，这种传感器对于miRNA的检测限达到10fM，线性范围为10fM-10nM。我们将基于该传感器用于实际病人的血清样本检测，结果显示这四种miRNA在病人血清中的表达是正常人中血清的2-4倍，与文献的报道相符；2）将G-四联体分别连接在DNA四面体纳米结构骨架的不同位置，最终得到具有增强活性和稳定性的人工酶（Tetrazyme），其中tetrazyme-bottom-in的活性最高达到14.1倍；3）将Tetrazyme与归巢肽结合，应用于肿瘤标志物纤维蛋白的高灵敏电化学检测，结果表明，有两个线性检测区间， 10 ~ 40nM及50 ~ 100n，检测限为9.4nM（S/N ≥ 3）；4）我们开发了一种绿色，高效的方法合成基于离子液体辅助得到去层状二硫化钼与氧化石墨烯的新型复合材料，并用于高灵敏度的电化学传感器测定氯霉素（CAP）。在优化的条件下，传感器在0.1-400μmol•L-1 CAP浓度下与电流响应值呈线性，检出限为0.047μmol•L-1。该传感器有良好的稳定性，重复性和再现性，并成功用于滴眼液，牛奶和尿液样品中CAP的测定。.本项目利用DNA 四面体三维纳米结构作为多通道电化学生物传感器的普适性捕获探针和信号放大探针，发展一个快速，灵敏，廉价的针对胰腺癌标志物群的检测方法，并将该方法应用于胰腺癌血清样本的实际检测，为胰腺癌的早期诊断以及监控提供新思路。