基于杂交链反应的单分子检测和高通量筛选

本研究主要目的是建立一种杂交链反应（HCR）指数扩增方法。这方面国内外研究很少，且集中在HCR线性扩增，未有系统深入的报道。本项目具体目标如下：首先以DNA分子为研究对象，通过DNA纳米结构设计，利用DNA分子卓越的自组装和识别能力实现精确的从底向上的纳米构筑，实现恒温无酶的指数链式反应，以AFM和落射荧光显微术为技术平台，选择荧光染料或量子点作为荧光标记物，通过核酸杂交、适-配体结合、抗原-抗体结合等多种识别方式触发HCR，进行信号的指数扩增，将该方法扩展应用于蛋白质（抗原等）、DNA等生物分子的单分子计数检测，从而达到对广泛分析物的高选择性、高灵敏性检测。进一步可以对分析物进行荧光波长-荧光强度的编码，为高通量筛选提供平台。

目前，生物样品中蛋白质、生物小分子等测定方法的研究主要集中在如何增加检测方法的灵敏度和提高检测的特异性上。因此，构建高灵敏、高特异性的分析方法对生物样本中蛋白质等的检测具有重要的临床意义。本工作利用HCR信号扩增方法结合单分子检测技术构建了一系列新的、灵敏的蛋白质、生物小分子等定量检测方法。通过核酸杂交、适-配体结合、抗原-抗体结合等多种识别方式触发 HCR，进行信号的扩增，将该方法扩展应用于蛋白质（抗原等）、RNA 、腺苷等生物分子的检测，从而达到对广泛分析物的高选择性、高灵敏性定量。包括基于HCR扩增和单分子计数的方法；基于DNA瓦纳米支架、HCR扩增和单分子计数的方法；指数扩增的放大方法；基于HCR自组装荧光编码的建立。首次将条码策略和单分子计数相结合用于蛋白质的检测，且能够实现复杂样本中两种目标物的同时定量，通过扩大目标物种类和设计相应的识别抗体或适体、H1/H2和荧光探针，亦能实现生物分子的高通量筛选。为早期临床诊断等方面的研究提供了新的方法。本研究的结果，对医学研究等方面有重要的理论和实际意义。上述研究工作已发表SCI收录论文10篇，其中影响因子大于5.0的论文8篇。