用于单细胞水平上检测干细胞内多种miRNA原位表达的多色纳米传感探针的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31771077
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    杨莫
  • 依托单位：
    香港理工大学深圳研究院
  • 学科分类：
    C1005.生物成像、电子与探针
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The recent studies show that the special expression of miRNA in stem cell is closely related to its behaviors of multipotent differentiation. The quantitative measurement of in-situ miRNA expression in stem cells is highly important for predication of differentiation direction of stem cells. The traditional methods for miRNA detection is labor-intensive and time-consuming which needs additional steps of cell lysis and miRNA extraction. Moreover, these traditional methods can not realize real-time miRNA detection in living stem cells. The emerging in-situ miRNA detection methods can realize real-time miRNA detection in living cells, but mainly focus on single type of miRNA detection in tumor cells. There are very few studies of in-situ miRNA detection in living stem cells. The purpose of this project is to develop a bio-functionalized gold nanoparticle (AuNP)-molecular beacon-graphene quantum dot (GQD) based fluorescence resonance energy transfer (FRET) nanoprobe for multiplexed simultaneous detection of miRNAs in single human Mesenchymal stem cell (hMSc). The combination of multi-color GQDs with good fluorescence property, nanoparticle based fluorescence resonance energy transfer (FRET) sensing mechanism with high sensitivity, and the chemically synthesized aptamer molecules as recognition elements for stem cells with high specificity and stability, provides a novel cellular nanoprobe for multiplexed in-situ detection of miRNA with high sensitivity and specificity. Successful delivery of the proposed milestones of this project can provide a new nano-biosensing platform to realize the multi-functionality including cell recognition, transfection and in-situ intracellular miRNA detection in single stem cells at the same time, which will have important applications for evaluation and prediction of stem cell differentiation status.
最近的研究表明，干细胞中miRNA 特异性的表达，与其各种定向分化行为密切相关,定量分析miRNA的原位表达对干细胞差异性分化的预测有着重大意义。传统的miRNA检测方法需要进行细胞裂解及提取等繁琐步骤，无法实现活体细胞内的原位检测。而目前miRNA原位检测技术集中在肿瘤细胞的应用，且主要是单类miRNA的检测。本项目拟合成多色石墨烯量子点，与具有高度特异性的核酸分子信标偶联进行荧光编码，建立纳米金粒子-分子信标-石墨烯量子点的FRET传感系统，并通过链接特异性配体分子实现对干细胞的靶向识别，利用表面功能化增强细胞转染效率及保护核酸分子信标免受干扰，在对传感特性进行研究分析的基础上，最终构建出功能化的纳米生物分子检查探针，实现对人类骨髓基质活体干细胞(hMSc)单细胞水平的识别、转染以及miRNA高灵敏度的原位同步检测的一体化，这将对干细胞多元分化预测的研究，提供一个全新的检测分析平台。

结项摘要

传统的细胞检测基于RT-PCR和ELISA等传统生化检测手段。无法实现对活体细胞内的原位检测且检测灵敏度和稳定性不佳。对活体细胞内的多种生物分子进行灵敏快速原位检测依然是目前的一个难题。本项目基于类石墨烯纳米材料的其高化学和光学稳定性以及独特的荧光特性等优点构建了纳米荧光检测探针，基于各种纳米荧光材料和光淬灭纳米材料，构建荧光能量转移探针。同时对各种纳米材料表面进行表面改性，利用自组装修饰技术，用化学交联剂对纳米材料进行功能化处理，嫁接生物识别分子用于特异性识别。对传感探针的检测灵敏度和特异性进行研究分析，阐明其传感响应机制及传感机理，构建出纳米生物分子检测平台。并利用微纳米加工技术制备了结合纳米检测探针的微纳阵列检测平台，可进行多个样品的平行检测。最终对传感探针的检测灵敏度和特异性进行研究分析，构建出用于活细胞原位检测的纳米生物分子检测平台。最后利用构建的生物纳米检测探针实现对活体细胞的多种生物分子高灵敏度的原位同步检测的一体化。本项目对活体细胞原位检测以及检测和诊疗一体化探针的研发具有重要的意义。

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）
Porphyrinic Metal-Organic Framework PCN-224 Nanoparticles for Near-Infrared-Induced Attenuation of Aggregation and Neurotoxicity of Alzheimer's Amyloid-β Peptide
卟啉金属有机框架 PCN-224 纳米颗粒用于减弱近红外诱导的阿尔茨海默病淀粉样蛋白-β 肽的聚集和神经毒性
  • DOI：
    10.1021/acsami.8b15452
  • 发表时间：
    2018-10-31
  • 期刊：
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Wang, Jiuhai;Fan, Yadi;Yang, Mo
  • 通讯作者：
    Yang, Mo
One-Step in Situ Detection of miRNA-21 Expression in Single Cancer Cells Based on Biofunctionalized MoS2 Nanosheets
基于生物功能化 MoS2 纳米片一步原位检测单个癌细胞中 miRNA-21 的表达
  • DOI：
    10.1021/acsami.7b18102
  • 发表时间：
    2018-01-10
  • 期刊：
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Oudeng, Gerile;Au, Manting;Yang, Mo
  • 通讯作者：
    Yang, Mo
An ultrasensitive and selective fluorescent nanosensor based on porphyrinic metal-organic framework nanoparticles for Cu2+ detection
一种基于卟啉金属有机骨架纳米颗粒的超灵敏选择性荧光纳米传感器，用于 Cu2 检测
  • DOI：
    10.1039/c9an02231g
  • 发表时间：
    2020-02-07
  • 期刊：
    ANALYST
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Cheng, Changming;Zhang, Ruolin;Yang, Mo
  • 通讯作者：
    Yang, Mo
Droplet Microarray Based on Nanosensing Probe Patterns for Simultaneous Detection of Multiple HIV Retroviral Nucleic Acids
基于纳米传感探针模式的液滴微阵列同时检测多种 HIV 逆转录病毒核酸
  • DOI：
    10.1021/acsami.0c16146
  • 发表时间：
    2020-12-16
  • 期刊：
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Oudeng, Gerile;Benz, Maximilian;Yang, Mo
  • 通讯作者：
    Yang, Mo
Porphyrinic Metal-Organic Framework Nanorod-Based Dual-Modal Nanoprobe for Sensing and Bioimaging of Phosphate
用于磷酸盐传感和生物成像的基于卟啉金属有机框架纳米棒的双模态纳米探针
  • DOI：
    10.1021/acsami.0c06057
  • 发表时间：
    2020-06-10
  • 期刊：
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Cheng, Changming;Zhang, Ruolin;Yang, Mo
  • 通讯作者：
    Yang, Mo

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膜片钳芯片技术及其在细胞电生理分析中的研究进展
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  • 作者：
    张威;陈培华;王平;肖丽丹;周俊;杨莫
  • 通讯作者：
    杨莫

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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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