基于稀土元素标记策略的高灵敏度多组分miRNA精准定量方法研究

Mature microRNAs (miRNAs) are a class of evolutionally conserved, single-stranded, small (approximately 19-23 nucleotides) RNAs that act as post-transcriptional regulators of gene expression and play critical regulatory roles in a vast range of biological processes. The aberrant expression levels of miRNAs have been proven to associate with the initiation and development of human diseases, especially cancer. Thus, it is essential to develop reliable detection strategies for miRNAs. Here in, we proposed an ICPMS-based multiplex and ultrasensitive assay of miRNAs and an ICPMS-based absolute quantification assay of miRNAs, with lanthanide-coded oligonucleotide probes and nicking enzyme signal amplification (NESA) strategies on bio-functional magnetic nanoparticles (MNPs). Lanthanide-coded oligonucleotide probes are used to recognize miRNA target for highly sensitive readout. Those methods could be applied to miRNAs assay in tissues and cells, even in single cell. This method will provide a new strategy for clinical disease detection and miRNA life science research.

miRNA是参与调控生命过程的一类长约20个核苷酸的非编码单链RNA。其异常与以癌症为首的众多疾病的产生和发展密切相关，因此检测的miRNA表达量对科学研究及临床检测意义重大。然而miRNA丰都低、多种miRNA同时调控同一基因，miRNA的检测方法需要满足精确定量、灵敏度高、多组分同时检测三个条件。基于稀土元素标记策略的ICP-MS生命大分子检测具有基体干扰小、检测灵敏度高、分析元素多的特点。由于没有谱线重叠、同位素定量准确，稀土元素标记还可以实现生物样品的高通量和绝对定量分析。本研究提出一种基于稀土元素标记策略、结合扩增技术、ICP-MS作为检测手段的高灵敏度多组分miRNA检测方法；以及基于稀土元素标记策略设计同位素稀释探针的miRNA绝对定量方法。并将其应用到组织及细胞样品中miRNA含量的研究，实现单细胞样品中miRNA的检测。

核酸、蛋白质等生物分子的多组分同时分析对生命科学研究和临床检测具有重要的意义。本课题基于稀土元素标记策略、电感耦合等离子体质谱检测，发展核酸和蛋白质的多组分、高灵敏度和精准定量分析方法。通过设计稀土元素标记的DNA探针，采用双链特异性核酸酶放大策略实现了miRNA的高灵敏度和多组分同时检测；利用抗体包被的磁性微球在液相中可以进行任意混合的特点，提出一种组合式免疫多组分分析方法；基于DNA骨架结构，构建了新型元素标签应用于高灵敏免疫分析；通过设计双元素标记探针，采用比值法定量，实现了免疫的精准定量分析。该项目的完成可为生命科学和临床领域研究核酸、蛋白质提供高灵敏度、多组分和精准定量分析方法。