DNA-致癌物加合物的纳米孔检测研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21375130
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Cancer has been the number one killer disease in the new century. About 90% of the tumors are caused by synthesized compounds-carcinogen. Mechanistic studies have shown that carcinogens enter cells and react with DNA to form adducts. Those adducts may undergo further reactions leading to DNA chain breaking or base modification. If organisms fail to repair those DNA damages, mutations may occur. Therefore, rapid and sensitive detection of DNA-carcinogen adducts is very important for early diagnosis of cancer and mechanistic studies of carcinogenesis. Currently, there are mainly four types of methods for detecting DNA adducts. They are 32P-post-labelling, quantitative immunoanalysis, fluorescence measurement and HPLC-MS etc. The method we aim to develop relies on the novel nanopore technology. We will fabricate a nanopore system based on single-walled carbon nanotubes. When single-stranded DNA traverses through the nanopore, it will cause ionic current changes at picoampere level. If the DNA has carcinogen adducts on it, the current will alter according to the positions and numbers of the reacted sites. This strategy deals with single-stranded DNA rather than degraded nucleotides and does not rely on any enzymes or antibodies. It requires only microgram scale samples and the detection can be accomplished within one hour. It is a nice complement to the current approaches of detecting DNA-carcinogen adducts and potentially useful for early diagnosis of cancer.
恶性肿瘤(癌症)已经成为新世纪威胁人类健康的第一杀手。人类90%的肿瘤是由人工合成的化合物引起的,肿瘤形成的机理研究表明,化学致癌物进入到生物体内,与细胞内的DNA发生相互作用,生成DNA加合物,导致链断裂或碱基被修饰,从而导致遗传信息的改变而诱发变异。因而对DNA与致癌物生成的加合物进行高灵敏、快速检测可以为致癌机理研究和癌症早期诊断提供科学依据。目前检测DNA加合物主要有32P后标记法,免疫分析法,荧光法,色谱-质谱法等。我们拟发展的方法是利用新兴的纳米孔检测技术,构建基于碳纳米管的纳米孔传感体系,并利用DNA链穿过纳米孔时引起的皮安级电流信号的变化来检测DNA链上致癌物的加合位点和数量。这种方法不需要降解DNA链,不使用任何酶或抗体处理DNA,所需DNA量很少(小于1微克),操作简单、快捷,是对现有方法的一个强有力的补充,对促进致癌物的致癌机理研究和肿瘤的早期诊断具有重要的意义。

结项摘要

在DNA 氧化损伤中,8-羟基鸟嘌呤(OG)是形成频率最高、致突变能力最强的产物,被公认为DNA 氧化损伤和细胞内氧化应激的指示剂,与肿瘤的发生和发展关系也最为密切。鉴于8-羟基鸟嘌呤在DNA损伤研究中的重要作用,我们采用对8-羟基鸟嘌呤进行特异性修饰的策略来检测DNA链中的鸟嘌呤氧化位点。当金刚烷-瓜环络合物修饰的DNA片段穿过溶血素纳米孔时,会产生两种类似但稍有区别的特征电流信号。经过对DNA穿越纳米孔的机制的研究,我们发现这两种信号均可以用来研究修饰过的DNA穿越纳米孔的过程,且可以合并统计分析。利用已知比例的OG-DNA与普通DNA混合,建立了特征信号频率与OG-DNA百分含量的标准工作曲线。该方法可以测量出DNA混合物中OG-DNA的含量约1%的变化,为快速检测DNA氧化损伤造成的8-羟基鸟嘌呤位点提供了一个强有力的工具。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Approach Based on Polyelectrolyte-Induced Nanoassemblies for Enhancing Sensitivity of Pyrenyl Probes
基于聚电解质诱导纳米组件的芘基探针灵敏度增强方法
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.6b02809
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Yao Zhiyi;Qiao Yadong;Liang Haiqin;Ge Wenqi;Zhang Li;Cao Zhong;Wu Hai-Chen
  • 通讯作者:
    Wu Hai-Chen
Revealing different aggregational states of a conjugated polymer in solution by a nanopore sensor.
通过纳米孔传感器揭示溶液中共轭聚合物的不同聚集状态
  • DOI:
    10.1039/c6sc00296j
  • 发表时间:
    2016-08-01
  • 期刊:
    Chemical science
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Guo B;Yao Z;Liu L;Wu HC
  • 通讯作者:
    Wu HC
Fabrication of nanopores with ultrashort single-walled carbon nanotubes inserted in a lipid bilayer
用插入脂质双层的超短单壁碳纳米管制造纳米孔
  • DOI:
    10.1038/nprot.2015.112
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Nature Protocols
  • 影响因子:
    14.8
  • 作者:
    Liu Lei;Xie Jiani;Li Ting;Wu Hai-Chen
  • 通讯作者:
    Wu Hai-Chen
Detection of 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine in DNA via host-guest interactions inside alpha-hemolysin nanopores
通过 α-溶血素纳米孔内的主客体相互作用检测 DNA 中的 5-甲基胞嘧啶和 5-羟甲基胞嘧啶
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Chemical Science
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Li, Yuru;Gao, Juan;Zhao, Yuliang;Wu, Hai-Chen
  • 通讯作者:
    Wu, Hai-Chen
Detection of 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine in DNA via host-guest interactions inside α-hemolysin nanopores.
通过 α-溶血素纳米孔内的主客体相互作用检测 DNA 中的 5-甲基胞嘧啶和 5-羟甲基胞嘧啶
  • DOI:
    10.1039/c5sc01436k
  • 发表时间:
    2015-10-01
  • 期刊:
    Chemical science
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Zeng T;Liu L;Li T;Li Y;Gao J;Zhao Y;Wu HC
  • 通讯作者:
    Wu HC

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其他文献

Highly Sensitive and Selective DNA-Based Detection of Mercury(II) with -Hemolysin Nanopore
基于 DNA 的高灵敏度和选择性汞 (II) 检测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    J. Am. Chem. Soc.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴海臣
  • 通讯作者:
    吴海臣

其他文献

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吴海臣的其他基金

DNA甲基化的快速高通量检测研究
  • 批准号:
    21175135
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
刚性不对称膦配体的设计和合成及其在不对称催化中的应用
  • 批准号:
    20972159
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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