基于DNA串联体的信号放大方法及其在肿瘤标志物超灵敏检测中的应用

Cancer, a serious threat to the safety of people's life, is named as the first killer of human health. The most effective means to reduce mortality and improve survival is try to achieve early detection, early diagnosis and early treatment of cancer. Tumor marker detection can provide an important basis for early diagnosis of tumor, early detection of tumor recurrence and metastasis, and evaluation of treatment efficacy and prognosis. However, existing methods for the detection of tumor markers have many limitations, such as low sensitivity and false positive. Based on the properties of the nucleic acids, we propose a new method using self-assembled DNA concatamers as carriers for signal amplification. Preliminary studies show that, under optimized conditions, the self-assembled DNA concatamers longer than 20 μm can accumulate many electrochemical indicators and produce a much larger signal. In order to study the method more systematically and thoroughly, some specific tumor markers commonly used in clinical trials are chosen as the subjects investigated. We try to establish a common method for signal amplification. The method is expected to be ultra-sensitive, selective, simple and rapid, and suitable for simultaneous detection of multiple trace amounts of tumor markers in biological samples. This method and its applications will be important and practical in the field of biomedical research.

癌症，被称为人类健康"第一杀手"，严重威胁着人们的生命安全。癌症的早期发现、早期诊断及早期治疗是降低死亡率及提高生存率最有效的手段。对肿瘤标志物进行检测，可以为肿瘤早期诊断，检测肿瘤复发与转移，判断疗效及预后等提供重要依据。然而现有肿瘤标志物检测方法多有灵敏度不足、易出现假阳性等局限。本项目利用核酸探针的优良特性，提出将自组装DNA串联体作为信号放大载体的新方法。前期研究表明，在优化条件下，自组装DNA串联体的长度超过20微米，可负载大量的电化学标记物，从而产生明显放大的电化学信号。基于此，本项目拟以临床常用的若干特异性肿瘤标志物为研究对象，对该方法进行更系统、更深入的研究，期望建立一种超灵敏、高选择性、更简便、更快速的信号放大的共性方法，并将此方法应用于生物样品中多种超低含量肿瘤标志物的同时检测。此方法的建立及其在生物医学领域的应用，具有重要的研究价值和实际意义。

癌症，被称为人类健康“第一杀手”，严重威胁着人们的生命安全。癌症的早期发现、早期诊断及早期治疗是降低死亡率及提高生存率最有效的手段。对肿瘤标志物进行检测，可以为肿瘤早期诊断，检测肿瘤复发与转移，判断疗效及预后等提供重要依据。然而现有肿瘤标志物检测方法多有灵敏度不足、易出现假阳性等局限。基于此，本研究项目建立了若干超灵敏、高选择性、简便快速的生物传感技术，并分别应用于复杂生物样品中各类靶标的超灵敏检测，已正式发表三篇被SCI收录的研究论文。.（1）在复杂的生物介质中，纳米颗粒上吸附的非特异性蛋白质会对介质中进行的纳米传感或纳米诊断产生严重干扰。本研究所构建的低非特异性蛋白吸附的聚吡咯纳米探针，吸附非特异性蛋白的程度非常低，具有很高的近红外吸光度和良好的光稳定性。基于易于制备、反应迅速、具有良好的生物相容性和非特异性蛋白质吸附程度低等优势，聚吡咯纳米粒子可应用于细胞内多个mRNA的同时检测以及癌症光热治疗。相关工作已正式发表于Chem. Commun., 2015, 51, 6800-6803..（2）在玻碳电极上修饰由碳纳米管（CNT）和二硫化钼（MoS2）制得的纳米复合材料。以高催化效率和高稳定性的无机纳米催化剂（MoS2 -CNT），代替易受损的酶，有效增强H2O2传感器的灵敏度。MoS2-CNT具有模拟过氧化物酶的强催化活性和高催化效率，可以作为纳米标记物，应用于大规模生产的微型化芯片实验室器件中。这些优点使其有望成为常规使用的检测工具。相关工作已正式发表于Microchim Acta, 2015, 182, 1803-1809..（3）本研究所构建的双功能DNA四面体纳米结构，不仅提高了靶向能力并且还增强了细胞内摄取。此外，还可以对DNA四面体纳米结构进行编辑以便于掺入其他功能性核酸，从而构建可被用于生物分析和生物医学领域的诊断性纳米试剂。值得注意的是，该方法还适用于不同类型的疏水性纳米颗粒。该表面修饰和功能化技术提供了一种设计相转移试剂，并进一步扩大疏水性纳米材料在生物医学领域应用的新方法。相关工作已正式发表于J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 11210-11213.