基于目标物循环放大的核酸－嵌段共聚物复合纳米探针的活细胞成像传感新方法研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21705039
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    陈婷婷
  • 依托单位：
    湖南大学
  • 学科分类：
    B0404.化学与生物传感
  • 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

Many hereditary diseases and cancer are closely related to the change of specific genetic information or the invasion of exogenous gene. Gene diagnosis by messenger RNA analysis could realize many information, such as gene expression associated with major diseases, the changes of information and gene expression induced by the drug effect in the cell, and make judgement and evaluation to the drug target spot and effect. However, major challenges and problems of using nanoprobes for mRNAs real-time, in situ living cell fluoresecence imaging are their biocompatibility, the efficiency for delivery into cells, the sensitivity for target detection. Aiming at the above problems, this project is to develop strategies on nucleic acid－amphiphilic block copolymer nanocomposite with target cyclic amplifying technique for the fluorescent imaging of mRNA in living cells. The amphiphilic block copolymers exhibits extraordinary properties in biocompatibility, controllable synthesis in chemical structure and photostable. Based on crosslinking of nucleic acid probes with amphiphilic block copolymer, combined with hairpin DNA cascade amplifier (CHA), this project is to explore mRNA real time, in situ, visualization living cell fluoresecence imaging and biosensing with high sensitivity and selectivity, and provide an invaluable platform for related biomedical research, clinical diagnosis and drug screening.
许多遗传性疾病和癌症的发生都与特定基因信息的改变或外源基因的入侵密切相关，通过信使RNA分析进行基因诊断，可了解重要疾病相关基因的表达、信息的改变情况以及药物作用所导致的细胞内基因表达的变化情况，从而对药物的靶点和效果做出判断和评价。但是，利用纳米探针实现mRNA实时、原位活细胞荧光成像仍面临许多问题和挑战：如探针的生物相容性、核酸输送效率、检测灵敏度等。针对上述问题，本项目拟发展一类基于目标物循环放大的核酸－嵌段共聚物复合纳米探针，用于活细胞内mRNA的成像分析。由于两亲性嵌段共聚物在生物相容性、化学结构可控合成、光学等方面有着非常优异的性质，本项目拟将核酸探针共价交联在两亲性嵌段共聚物上，结合发夹DNA级联反应（CHA）信号放大技术，探索发展mRNA实时、原位、可视化、高灵敏、高选择性的活细胞高灵敏成像生物传感新方法，并为相关的生物医学研究、临床诊断、药物筛选提供有效技术平台。

结项摘要

细胞内RNA的检测与分析对了解疾病的发生发展以及相关药物的研发与筛选具有重要意义。发展活细胞内RNA的实时、原位、高灵敏荧光成像分析仍然是一项挑战性任务。本项目利用一系列新型纳米材料的独特物理化学性质，围绕“基于目标物循环放大的核酸－嵌段共聚物复合纳米探针的活细胞成像传感新方法研究”，结合功能核酸信号放大策略，在开发生物相容性好、功能核酸输送效率高的功能纳米探针用于活细胞内RNA的高灵敏荧光成像分析以及其他重要生物分子的分析检测等方面开展了较系统深入的研究工作。发表标注基金资助SCI源刊论文18篇，其中第一作者1篇，通讯作者11篇。在第一或通讯作者论文中影响因子>5.0的论文9篇，包括The Journal of the American Chemical Society 1篇，Analytical Chemistry 2篇，Chemical Communications 3篇，Nanoscale 2篇，Biosensors and Bioelectronics 1篇。同时，项目组培养了5名硕士生，参与培养了4名博士生，圆满完成了既定目标和任务。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Biomineralized Metal-Organic Framework Nanoparticles Enable Enzymatic Rolling Circle Amplification in Living Cells for Ultrasensitive MicroRNA Imaging
生物矿化金属有机框架纳米颗粒能够在活细胞中实现酶促滚环放大，实现超灵敏 MicroRNA 成像
  • DOI：
    10.1021/acs.analchem.9b01343
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Analytical Chemistry
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Juan Zhang;Mengyun He;Cunpeng Nie;Manman He;Qingshan Pan;Chang Liu;Yanlei Hu;Jintao Yi;Tingting Chen;Xia Chu
  • 通讯作者：
    Xia Chu
RNA imaging in living mice enabled by an in vivo hybridization chain reaction circuit with a tripartite DNA probe
通过使用三方 DNA 探针的体内杂交链式反应电路实现活体小鼠 RNA 成像
  • DOI：
    10.1039/c9sc03469b
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Chemical Science
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Han Wu;Ting-Ting Chen;Xiang-Nan Wang;Yonggang Ke;Jian-Hui Jiang
  • 通讯作者：
    Jian-Hui Jiang
A spatial-confinement hairpin cascade reaction-based DNA tetrahedral amplifier for mRNA imaging in live cells
基于空间限制发夹级联反应的 DNA 四面体放大器，用于活细胞 mRNA 成像
  • DOI：
    10.1016/j.talanta.2019.120287
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Talanta
  • 影响因子：
    6.1
  • 作者：
    Manman He;Mengyun He;Juan Zhang;Chang Liu;Qingshan Pan;Jintao Yi;Tingting Chen
  • 通讯作者：
    Tingting Chen

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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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