基于滚环扩增与功能化纳米探针的miRNA电分析化学研究

In recent years, the incidence of cancer has been growing rapidly. Therefore, ealy diagnosis and prognosis of cancer are becoming more and more important. MicroRNA (miRNA) is a kind of noncoding RNAs consisted of 18~25 ribonucleotides, which plays important regulation roles in the development of cancer. The level variation of miRNA in peripheral blood has been proved to have great clinical significance in early diagnosis, effective treatment and prognosis of cancer. However, current detection techniques always have defects of poor sensitivity and inconvenient operations. This project will design capture probes of miRNA as the recognition elements, perform specific electrode interface assembly and signal amplification couplying rolling circle amplification and nanoprobes, and finally develop highly sensitive and selective biosensors for miRNA. Based on the sensitive and accurate determination of miRNA levels in peripheral blood, this work may provide powerful technique support for the diagnosis and prognosis of cancers and some useful guidance for other related researches.

随着近年来癌症发病率的日渐增高，癌症的早期诊断和预后检测显得尤为重要。微小RNA(miRNA)指的是一类由18~25个核糖核苷酸组成的非编码RNA分子，在癌症发生发展中发挥着重要的调节作用，在外周血中其水平的变化在表征不同肿瘤的发生、发展、疗效评估以及预后检测等方面都有着极为重要的意义。然而，现有的miRNA的检测手段往往过于复杂，操作繁琐或者缺乏足够的灵敏度。为此，本课题拟开展miRNA生物传感和快速检测相关方法的研究。通过设计特异性的捕获探针作为识别元件，并进行特定的电极界面组装，利用滚环扩增反应、功能化纳米探针在电化学系统中的应用，研究miRNA检测的信号放大策略，构建新型的miRNA生物传感器。通过对特定外周血miRNA准确灵敏的检测，为癌症的诊断和预后提供有力的技术支持，并对相关科研工作提供指导。

微小RNA(miRNA)的超灵敏检测能为相关癌症的早期诊断和预后提供极具价值的科学依据。然而，miRNA自身的一些特点为其快速灵敏地检测增加了难度，如miRNA的序列短，同源性高，在外周血中的含量极低等。因此本项目开展了miRNA超灵敏生物传感和快速检测相关方法的研究。DNA是一类具有较高稳定性的生物大分子，在纳米生物技术领域具有广阔的应用前景。DNA纳米结构的精确调控不仅可以实现目标物的识别，还可以用于信号扩增。本项目结合了电极界面层DNA纳米结构自组装，滚环扩增等信号放大技术，以及高信号强度纳米探针，研制了多种超灵敏miRNA生物传感器。相关工作以项目申请书中预定的方案为原型，以高灵敏度、高选择性、低成本、便捷性等为综合考量的指标，进一步完善了检测方案。项目进展顺利，达到了申请时的各项预期目标，取得了较好的成果。共发表学术论文36篇，申请发明专利3项，已授权2项；获得中国分析测试协会科学技术奖、苏州市科学技术进步奖等奖项。代表性研究成果如（1）联合DNA四面体与滚环扩增的miRNA电化学生物传感器、（2）联合DNA四面体与链置换反应的miRNA电化学生物传感器、（3）联合DNA四面体与杂交链式反应的miRNA电化学生物传感器等既可以启迪后续工作及相关领域科研工作者的研究，也可作为生物分析和临床分子诊断的有效工具，有望为肿瘤分期、转移与鉴定提供技术支持。