表面等离子共振microRNA快速高灵敏检测新技术的研究及其在胃癌诊疗中的应用

Gastric cancer is one of the highest incidence malignant tumors in our country,threaten people's life seriously. The early diagnosis of gastric cancer is most concerned increasingly. As a new potential biomarker,miRNA detection has a great significance for the early diagnosis, judging severity, drug options, and therapeutic monitoring of gastric cancer. In order to overcome the drawbacks of the existing detection methods,which are time-consuming, laborious, expensive and poor sensitive, this project integrates the technology of surface plasmon resonance and surface plasmon resonance imaging with nano materials, PCR, rolling circle amplification, adivin-biotin system, and antibody reaction. Through the self-assembly biological function of sensing interface by using high sensitive and specific recognition molecules, a series of original technologys will be established and can be used for the rapid,ultrasensitive,specific,high throughput,realtime detection of miRNA from biological samples such as human body fluids, tissue, and cells.The fabricated platforms will provide new powerful tool for the early diagnosis, staging, treatment, and prediction of gastric cancer. The implementation of the project will have great significance to reduce the mortality, safeguard the people's health and life, and promote economic development.

胃癌是我国最常见的恶性肿瘤之一, 严重地威胁着人民的生命，胃癌的早期诊断日益受到人们的关注。miRNA作为一种潜在的生物标志物，检测其表达水平对胃癌早期诊断、预后判断以及药物选择、疗效监测具有重要的意义。本项目针对现有检测分析方法费时费力、价格昂贵且灵敏度低等缺陷和不足，将表面等离子共振（SPR）、表面等离子共振成像（SPRi）技术与新型纳米材料、PCR、滚环扩增技术、亲和素-生物素系统、抗原抗体反应结合起来，利用高灵敏、高特异的生物识别分子，自组装生物功能化传感界面，原创性的提出一系列可以直接用于人体血液、组织、细胞等临床生物样本miRNA检测的超灵敏、高特异、高通量、实时快速的实用性检测新方法，从而为胃癌患者的早期诊断，分期，治疗和预后评估提供有力的依据。项目的实施对降低胃癌患者死亡率，保障人民健康和生命，促进国民经济发展具有重大意义。

本项目基于现有的研究方法，原创性提出一系列快速、灵敏的现场检测胃癌相关的miRNA的实用性新方法。具体内容如下：（1）构建基于核酸恒温扩增反应的生物传感器用于miRNA的检测：根据胃癌相关的miRNA设计寡核苷酸探针，在催化茎环自组装体系中引入碱基错配设计，与传统的催化茎环自组装相比，该碱基错配的催化茎环自组装体系能明显减少非特异产物，降低背景信号。该方法使待测miRNA的最低检测限达到10 pM，线性范围宽，重复性好；（2）构建核酸适体功能化的SPR传感器用于miRNA的高灵敏检测：在SPR传感平台上，利用错配的催化茎环自组装放大体系，结合链霉亲和素蛋白特异性识别适体，实现对miRNA无酶、免标记的特异、高灵敏检测；（3）构建基于核酶特异性识别体系的生物传感器用于靶核酸的检测。为了提高生物传感策略对于靶核酸检测的通用性，将功能化核酶进行拆分用于靶核酸的特异性识别，该识别技术适用于多种miRNA的检测，且线性范围宽；（4）构建基于生物酶、DNA纳米自组装的双功能化识别放大体系用于miRNA的检测，利用高效率的生物酶介导的链置换反应结合催化茎环自组装体系，该传感器最终产生可视化的比色反应结果，最低检测限达到1.7 fM；（5）构建基于高分子量识别分子二次结合的SPR生物传感器用于核酸的快速、高灵敏检测，利用熵驱动反应结合DNA大分子纳米结构，实现对靶核酸的高灵敏检测，其检测限达到48 fM；（6）构建基于金属纳米粒子信号增强的生物传感体系，利用单壁碳纳米管结合石墨烯增强的电导率与抗原抗体反应系统，该生物素化的金纳米传感器可实现对催乳激高灵敏、高特异的检测。