恶性肿瘤临床基因诊断电化学方法研究

肺癌是恶性肿瘤家族中第一杀手，严重威胁着人类的生活质量与生命安全。p53基因的失活与恶性肿瘤的发生和发展密切相关，突变基因的有效识别对肿瘤的早期诊断与有效治疗具有十分重要的意义。本项目计划发展电化学信号探针表面限定多位点牵引机制生化检测信号放大新思路；研究表面限定探针与液相自由探针之间G-四股螺旋结构；完善生物分子/纳米材料复合物的衍生方法，合成富G-DNA/普通序列DNA混合衍生金纳米颗粒；研究抗生物素蛋白/生物素结合的可逆再生性。通过整合申请人取得的多项创新性研究成果，利用连接酶、分子信标、功能化纳米颗粒、G-四股螺旋聚集体与电子近距离高效传递综合效应，发展一种界面再生、点突变准确识别与核酸杂交灵敏检测的传感技术，用于p53特定突变基因的识别与检测，为肺癌高危人群的筛查提供一种潜在的分析检测方案，为恶性肿瘤的早期发现、早期诊断与早期治疗开展富有意义的基础性研究工作。

自课题研究方案的提出与项目立项批准以来，课题研究组着眼于表面限定多位点牵引信号放大电化学恶性肿瘤基因诊断中心内容与终极目标，从连接酶在电化学传感界面构建的作用、发夹探针构型转换与信号扩增反应过程之间的关系、纳米材料的富集效应与修饰、核酸电化学传感界面的构建与发展等不同角度，以由点及面、逐步推进以实现中心突破的方式展开系统、深入、细致的研究，提出了p53基因纳米金团聚目视比色检与FRET能量转移光学检测等不同检测体系，发展新式RCA扩增、核酸酶聚合链取代扩增、核酸切割酶循环切割扩增与纳米颗粒富集效应扩增等多种信号扩增技术，构建了无机纳米膜、金属纳米颗粒富集与信号转换等电化学信号扩增传感界面，设计了基于发夹结构开合往复运动的光学钟摆纳米器件与目标识别电子通道堵塞电化学开关，完成了富G-DNA/纳米金颗粒复合物的衍生与考察、表面限定多位点牵引扩增作用电化学活性探针的设计与优化、抗生物素蛋白/生物素复合物表面固定与巯基/金共价结合自组装两种传感界面构建方法的对比研究与筛选，成功构建p53特定抑癌基因表面限定多位点牵引信号扩增电化学传感界面，并初步考察其在恶性肿瘤诊断中运用的可能性。项目研究过程中，开展子课题研究21项，发表学术论文15篇 (SCI源刊物论文15篇，IF>7.0论文2篇; IF=5.0～7.0论文9篇; IF=4.0～5.0论文3篇；IF=3.0～4.0论文1篇），另有1篇IF>5已经按照评审意见修改，3篇IF>5在评审，2篇已经整理结束；培养或协同培养博士研究生6名、硕士研究生9名，锻炼青年科学研究人员3人次。研究成果得到了国内外同行研究者的认可与关注，引起国际学术界的兴趣，相继被相关研究领域国际期刊就研究论文或综述约稿20次左右，被国际期刊或出版社多次邀请为编委或主编，被多种国际学术会议邀请做分会主席或专题报告。研究成果具有重要的理论价值与广泛的应用前景，为生物传感技术的发展和生物分析化学研究的推进做出实质性贡献，为重大疾病诊断与防治、生化威胁监测与预警、环境保护与食品监控等关系国计民生的分析化学问题的解决提供了丰富的方法依据与技术支持，可望形成相关领域化学生物分析的关键技术与方法体系。