生物体系自助式原位荧光信号放大平台的创建及生化应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21735001
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    280.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In situ, real-time acquisition of chemical and biological information is the cornerstone of exploring the essence of biological process, and is also one of the core content of researches in analytical chemistry. This project is based on in situ biochemical information acquisition at cellular and in vivo levels, trying to deal with the challenges of in situ detection of low abundance bioactive substances and major disease markers, focusing on breaking through the limitation of conventional fluorescent probe design and signal amplification methods to launch the fundamental research with original innovation:It is proposed for the first time to employ intracellular high abundance components as amplification units instead of exogenous substances, to realize the development of self-assistant in situ signal amplification strategy in biological system, thus creating ultra-sensitive visual analysis system for in situ fluorescence detection at cellular and in vivo levels, which hold the potential to be applied in the research of cell signal transduction, cell apoptosis, pancreatic beta cell injury and other physiological or pathological phenomenon, as well as revealing the molecular mechanisms behind pathologic process in major disease. The execution of the project will provide new ideas for the construction and development of high-efficiency in vivo fluorescence imaging probes, and give new tool and new method on molecular level and nano scale to explore the relation between the variation of biological active substance and mechanisms underlying life activities, as well as the connection between the level of key markers and causes of major diseases at cellular and in vivo levels.
原位、实时获取生化信息是探究生命现象本质的基石,也是当前分析化学研究核心内容之一。本项目以活细胞和活体内生化信息原位、实时获取为研究目标,应对生物体内低丰度生命活性物种和重大疾病关键标志物难于原位、实时检测的挑战,突破传统荧光探针设计思路和已有信号放大的局限性,开展原始创新研究:首次提出利用细胞内高丰度固有组分替代外源性物质作为信号放大单元,基于荧光染料和细胞高丰度组分的相互作用/反应,提出生物体系自助式原位信号放大新概念,创建细胞活体原位超灵敏荧光成像平台,并应用于细胞信号传导、细胞凋亡、损伤等生理或病理现象的分子作用研究,以此揭示隐藏在重大疾病病变过程背后的分子调控机制。本项目的执行将为丰富与发展高效活体荧光成像提供新思路,为探究细胞活体层面和纳米尺度与分子水平上生物活性物质变化与生命活动规律或重大疾病关键标志物与疾病成因之间关系提供新工具和新方法。

结项摘要

本项目以活细胞和活体内生化信息获取为出发点,应对生物体内低丰度生命活性物种和重大疾病关键标志物难于原位、实时检测的挑战,按照预定研究计划,开展生物体系自助式原位荧光放大新方法研究。研究团队经过五年同心协力,筛选优化了适用于高保真生物成像应用的细胞组分增强荧光染料分子,发展了高特异性分子识别单元和传感界面,创建了通用且生物相容的高灵敏活体荧光传感平台,获得多个生命活性物种和疾病关键标志物荧光放大成像探针,系列研究工作丰富了活体分析方法学,拓展了荧光信号放大策略应用范围,为从细胞和活体层面上发现和阐明痕量生物活性物质或疾病标志物变化规律与生命活动与疾病成因之间关系提供了新工具。项目执行期内,相关研究结果发表标注基金号SCI论文67篇(包括J. Am. Chem. Soc.2篇, Angew. Chem. Int. Ed.7篇, CCS. Chem.2篇, Chem. Sci.5篇, Anal. Chem.14篇),公开国家发明专利19项(授权15项),获湖南省自然科学一等奖1项。项目执行期间,项目组成员赴美国、加拿大、和新加坡等海外高校访学,组织承办了中国化学会第二十一届全国有机分析及生物分析学术研讨会,项目负责人受邀国内外学术会议报告14次,培养了青年教师8人,其中1人获国家优秀青年基金资助、1人获国家高层次人才计划青年项目资助、3人入选湖南省高层次人才计划、3人晋升为正教授、5人晋升为副教授,博士后3人,毕业研究生54人(博士10人,硕士44人)。

项目成果

期刊论文数量(67)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(19)
A General Method To Increase Stokes Shift by Introducing Alternating Vibronic Structures
通过引入交替振动结构来增加斯托克斯位移的通用方法
  • DOI:
    10.1021/jacs.8b04404
  • 发表时间:
    2018-06-20
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Ren, Tian-Bing;Xu, Wang;Zhang, Xiao-Bing
  • 通讯作者:
    Zhang, Xiao-Bing
Noncovalently Caged Firefly Luciferins Enable Amplifiable Bioluminescence Sensing of Hyaluronidase-1 Activity in Vivo
非共价笼住的萤火虫荧光素能够实现体内透明质酸酶 1 活性的可放大生物发光传感
  • DOI:
    10.1021/acssensors.0c00393
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ACS Sensors
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Jinqiu Luo;Jinfeng Yang;Guangjie Li;Sheng Yang;Yibo Zhou;JunBin Li;Ge Huang;Yibo Hu;Shuangfa Zou;Qinghai Zeng;Ronghua Yang
  • 通讯作者:
    Ronghua Yang
Advances in Optical Imaging of Nonalcoholic Fatty Liver Disease
非酒精性脂肪肝光学成像的进展
  • DOI:
    10.1002/asia.202200320
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Chemistry – An Asian Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Shen;Qianhui Zhou;Wei Li;Lin Yuan
  • 通讯作者:
    Lin Yuan
An intramolecular catalytic hairpin assembly on a DNA tetrahedron for mRNA imaging in living cells: improving reaction kinetics and signal stability.
DNA四面体上的分子内催化发夹组装用于活细胞中的mRNA成像:改善反应动力学和信号稳定性
  • DOI:
    10.1039/c9sc04916a
  • 发表时间:
    2019-12-18
  • 期刊:
    Chemical science
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Qing Z;Hu J;Xu J;Zou Z;Lei Y;Qing T;Yang R
  • 通讯作者:
    Yang R
Photoactivatable fluorescent probes for spatiotemporal-controlled biosensing and imaging
用于时空控制生物传感和成像的光激活荧光探针
  • DOI:
    10.1016/j.trac.2020.115811
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    TrAC-Trends in Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    13.1
  • 作者:
    Zou Zhen;Luo Ziling;Xu Xuan;Yang Sheng;Qing Zhihe;Liu Juewen;Yang Ronghua
  • 通讯作者:
    Yang Ronghua

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其他文献

分带K-均值聚类的平面标靶定位
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    武汉大学学报(信息科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈西江;花向红;杨荣华;张青华
  • 通讯作者:
    张青华
基于阈值判别和正态分布模型结合的点云特征平面变形新算法
  • DOI:
    10.14188/j.2095-6045.2016391
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    测绘地理信息
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵不钒;花向红;宣伟;陈鹏;杨荣华
  • 通讯作者:
    杨荣华
长江流域典型支流生境健康评价
  • DOI:
    10.15928/j.1674-3075.202010300313
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    水生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹曦;杨荣华;杨志;郑志伟;史方;池仕运;朱爱民;邵科;袁玉洁;万成炎
  • 通讯作者:
    万成炎
分带K-均值聚类的平面标靶定位
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    武汉大学学报(信息科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈西江;花向红;杨荣华;张青华
  • 通讯作者:
    张青华
一种多站标靶点云整体配准算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    武汉大学学报( 信息科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨荣华;吕美英;花向红
  • 通讯作者:
    花向红

其他文献

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杨荣华的其他基金

基于生物正交化学的细胞功能行为精准监测
  • 批准号:
    22334005
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    230 万元
  • 项目类别:
    重点项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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