元素标记DNA分子机器在ICP-MS/OES同时检测多个肿瘤标志物中的新策略研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21705113
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0403.谱学方法与理论
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Tumor biomarkers can be used for cancer diagnosis, epidemiology and prognosis. And its quantitative analysis, especially for simultaneous analysis of multiple cancer biomarkers, is significant important to early cancer theranostics for improvement of cure rate. In general, quantitative determination of cancer biomarkers relies on ELISA. However, the low content, diversity of tumor biomarkers and complicated matrix in real blood sample bring great difficulties to accurately quantitative analysis of cancer biomarkers. By using magnetic beads as moving track, various affinity ligands conjugated DNA as recognition probe, DNAzyme as driven power and different elements-labelled substrates as signal molecules, we here proposed one DNA molecular machine integrated with recognition, signal conversion, signal output and purification. In the presence of target, the two recognition probes binding to same target induce association and cleavage of single DNAzyme with the substrates,initiating the stepwise movement of the DNAzyme along the tracks. Meanwhile, a large number of elements-labelled substrates is releasing from the surface of magnetic beads, realizing signal conversion and amplification. After magnetic purification, simultaneous determination of multiple tumor biomarkers can be achieved by utilizing Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry/ Optical Emission Spectrometry (ICP-MS/OES) with high selectivity and sensitivity. The method will provide a technical basis for early medical care. It is expected that this method will become one of the effective theranostic means for clinical patients.
肿瘤标志物可用于肿瘤诊断、病情发展及预后效果判断,其定量检测尤其是多个标志物的同时检测对肿瘤早期诊疗从而提高治愈率有极其重要的作用。目前肿瘤标志物的检测主要基于酶联免疫法(ELISA),但肿瘤样本中对应标志物种类多、含量低且基体复杂,对其准确的同时检测具有很大的困难。本项目拟构建一种集成目标物识别、信号转换与输出分离功能的DNA分子机器,利用磁球作为运行轨道、不同识别配体修饰的DNA作为探针、脱氧核酶作为动力、各类元素标记的核酶底物为信号分子。通过双DNA探针识别目标物,诱导同一脱氧核酶对多个底物依次组装和切割,促使该核酶在轨道表面“移动”,释放大量元素标记的底物,从而实现信号转换和扩增。通过磁分离后,利用ICP-MS/OES的高选择性与高灵敏度,最终达到对多个肿瘤标志物的同时检测目的。该方法将为早期医疗提供一种技术基础,期望能够成为医院对临床肿瘤患者诊疗的有效手段之一。

结项摘要

申请人立足化学服务临床,依托自然基金的支持,致力于DNA纳米技术在临床肿瘤诊断中的新策略研究,主要成绩有:1) 基于识别诱导DNA自组装体系发展了肿瘤标志物的均相和即时检测方法;2)构建了一系列响应蛋白类疾病标志物的DNA纳米机器;3)构建了能用于实际临床肿瘤诊断的DNA纳米机器。在本基金的资助下,研究结果以第一作者或通讯作者的形式发表于本领域著名期刊Anal. Chem., Chem. Commun.和Chem. Eur. J等5篇,他引81次;合作发表论文2篇,并将发展的各类策略推广至肿瘤临床科室中应用。本项目将在既往研究基础上,申请人将继续从贯穿于肿瘤临床诊断、肿瘤治疗以及肿瘤患者预后阶段中的某些关键问题入手,发展多位点识别的DNA自组装检测新体系、基于DNA纳米机器的可控载药系统和即时检测技术,旨在提升肿瘤标志物的临床诊断准确度、提高药物靶向释放效率和助力肿瘤患者预后随访,本项目拟为目前肿瘤诊疗中存在的瓶颈问题提供解决方案,并争取推动相关技术进入临床试验。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Accelerating DNA nanomotor by branched DNAzyme for ultrasensitive optical detection of thrombin
通过分支 DNAzyme 加速 DNA 纳米马达,用于凝血酶的超灵敏光学检测
  • DOI:
    10.1016/j.microc.2018.03.004
  • 发表时间:
    2018-06-01
  • 期刊:
    MICROCHEMICAL JOURNAL
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Du, Huan;Yang, Peng;Chen, Junbo
  • 通讯作者:
    Chen, Junbo
Expanding DNA nanomachine functionality through binding-induced DNA output for application in clinical diagnosis
通过结合诱导 DNA 输出扩展 DNA 纳米机器功能,用于临床诊断
  • DOI:
    10.1039/c9cc01228a
  • 发表时间:
    2019-03-28
  • 期刊:
    CHEMICAL COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Du, Huan;Yang, Peng;Chen, Junbo
  • 通讯作者:
    Chen, Junbo
Toehold-regulated competitive assembly to accelerate the kinetics of graphene oxide-based biosensors
立足点调节竞争组装加速基于氧化石墨烯的生物传感器的动力学
  • DOI:
    10.1039/c9tb02454a
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry B
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Du Huan;Chen Junbo;Zhang Jie;Zhou Rongxing;Yang Peng;Hou Xi;eng;Cheng Nansheng
  • 通讯作者:
    Cheng Nansheng
Concentric DNA Amplifier That Streamlines In-Solution Biorecognition and On-Particle Biocatalysis
同心 DNA 放大器可简化溶液内生物识别和颗粒生物催化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Yang Peng;Li Yongya;Mason Sean D;Chen Fangfang;Chen Junbo;Zhou Rongxing;Liu Juewen;Hou Xi;eng;Li Feng
  • 通讯作者:
    Li Feng
Designing DNAzyme-Powered Nanomachines Simultaneously Responsive to Multiple MicroRNAs
设计同时响应多个 MicroRNA 的 DNAzyme 驱动的纳米机器
  • DOI:
    10.1002/chem.201804127
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chemistry - A European Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhong Xiaoxi;Yang Sishu;Yang Peng;Du Huan;Hou Xin;Chen Junbo;Zhou Rongxing
  • 通讯作者:
    Zhou Rongxing

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其他文献

其他文献

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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

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          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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