抗逆性好、特异、高效价抗体替代物的筛选及其在新型无标记肿瘤标志物电化学阻抗免疫传感器中的应用研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21475144
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The detection of tumor biomarkers is usually based on the immuno-reaction between antigen and monoclonal antibody (mAb). However, the inherent defects of mAbs (cockamamie preparation process, high production costs and instability) make the bioassay costly and unstable, and therefore limiting its large-scale application. Prostate-specific antigen (PSA), as the biomarker of prostate cancer, mainly exists in the active forms of free-PSA (f-PSA), PSA-α1-antichymotrypsin (PSA-ACT) in men's serum. The sum of fPSA and PSA-ACT is known as the total PSA (tPSA) on behalf of the level of PSA in serum. Thereafter, the content of fPSA, tPSA and ratio of fPSA/tPSA are important indexes in the early diagnosis of prostate cancer. In this project, first, the f8/8 landscape libray will be biopanned with fPSA to obtain a sub-library, in which lots of phage clones could bind with fPSA. Subsequently, the selected sub-library will be biopanned further with PSA-ACT, and two categories of phage clones (phage capable of binding fPSA and phage capable of binding PSA-ACT) will be obtained through elution and phage capture test. Then, seveal phage clones from both categories will be picked up and performed specificity testing, accordingly, fPSA-specific phage monoclone and tPSA-specific phage monoclone (phage to recognize tPSA) will be screened separately, which can be used as ideal antibody substitutes, because they are inexpensive (simple amplification for scale up), multivalent binding, stable and resistant to degradation under various harsh conditions such as pH2-12, 6 M urea and wide proteases. Finally, both fPSA-specific and tPSA-specific electrochemically modified bioelectrodes will be fabricated separately by using their corresponding antibody substitutes. The incubation condition and the regeneration of the sensing interface will be optimized, aiming at developing label-less, stable impedimetric immunosensors, which are affordable, sensitive, selective bioassay of fPSA and tPSA. This proposed approach would not only illuminate new idea to develop electrochemical immuno-sensors, but also will provide a strong technical platform for physical examination of healthy people, and may play an important role in early diagnosis prostate cancer. Moreover, on basis of the strategy proposed in this project, antibody substitutes specific to other tumor biomarkers can also be developed, which may find potential applications in establishing sensitive, specific, and affordable technique for tumor detection.
肿瘤标志物检测基于抗原与单克隆抗体(单抗)的特异性免疫反应,但是单抗存在制备过程繁琐、成本高且不稳定等固有缺陷。血清中游离的前列腺特异性抗原(fPSA)与PSA-ACT复合物之和为总PSA(tPSA),fPSA、tPSA的含量及其比值是确定前列腺疾病性质和诊断前列腺癌的重要指标。本项目拟以fPSA为靶标与风景噬菌体文库淘选,获得结合fPSA的噬菌体子文库。以PSA-ACT为靶标对上述子文库淘选,经洗脱和噬菌体捕获分别获得fPSA和PSA-ACT结合性噬菌体,经特异性测试,获得抗逆性好、廉价、效价高、特异识别fPSA和tPSA噬菌体单克隆作为抗体替代物。将这两种抗体替代物修饰电极,优化孵育条件,探讨传感界面的再生,构筑无标记、抗逆性好的PSA电化学阻抗免疫传感器,旨在建立低成本、灵敏、特异的fPSA和tPSA检测方法。本研究提出了构建电化学免疫传感器的新思路,也将为鉴别前列腺疾病提供新方法。

结项摘要

肿瘤标志物检测主要基于抗原与单克隆抗体(单抗)的特异性免疫反应,但是单抗存在制备过程繁琐、成本高且不稳定等固有缺陷。血清中游离的前列腺特异性抗原(f-PSA)与PSA-ACT复合物之和为总PSA(t-PSA)。f-PSA、t-PSA的含量及f-PSA/t-PSA比值是确定前列腺疾病性质和诊断前列腺癌的重要指标。 噬菌体具有多效价、制备简单、廉价,耐受极端环境而保持其活性等优点,将其开发为抗体替代物具有重要意义。本项目首先以f-PSA为靶标与f8/8噬菌体文库淘选,获得了结合f-PSA的噬菌体子文库,扩增噬菌体,经特异性测试,获得高亲和性、特异识别f-PSA的八肽配体ESNSVSPS融合的噬菌体单克隆P1。然后以PSA-ACT为靶标对上述子文库淘选,获得系列噬菌体,经特异性测试,获得了对f-PSA和PSA-ACT(即t-PSA)均具有高亲和性、又能有很好结合性的,但与其他抗原结合性差的、展示八肽配体ATRSANGM的噬菌体单克隆P5。将获得的两株噬菌体单克隆P1和P5分别作为f-PSA、t-PSA的抗体替代物修饰电极,优化孵育条件,构筑无标记PSA电化学阻抗免疫传感器,检测f-PSA的线性范围为0.05 pg/mL – 200 ng/mL ,检测下限(LOD)为0.03 pg/mL f-PSA(S/N = 3);检测t-PSA的线性范围为0.05 pg/mL – 200 ng/mL ,LOD为0.025 pg/mL t-PSA。构筑的双免疫传感器分别对f-PSA和t-PSA具有很好的选择性,经含0.05%吐温20的Gly-HCl(pH 2.2)缓冲液处理可使传感界面再生。该方法用于实际血清样品中f-PSA、t-PSA分析,结果令人满意,f-PSA/t-PSA比值也可算出。本研究提出了构建电化学免疫传感器的新思路,也将为男士查体和前列腺癌的的早期准确诊断提供新的检测平台。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(15)
专利数量(9)
Amperometric l-glutamate biosensor based on bacterial cell-surface displayed glutamate dehydrogenase
基于细菌细胞表面展示谷氨酸脱氢酶的安培L-谷氨酸生物传感器
  • DOI:
    10.1016/j.aca.2015.05.012
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Analytica Chimica Acta
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Bo Liang;Shu Zhang;Qiaolin Lang;Jianxia Song;Lihui Han;Aihua Liu
  • 通讯作者:
    Aihua Liu
An efficient strategy to synthesize multifunctional ferroferric oxide Core@Dye/SiO2@Au shell nanocomposite and its targeted tumor theranostics
多功能四氧化三铁核@染料/SiO2@Au壳纳米复合材料的有效合成策略及其靶向肿瘤治疗学
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry B
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Fei Wang;Lijun Xu;Yang Zhang;Valery A. Petrenko;Aihua Liu
  • 通讯作者:
    Aihua Liu
Au@Ag heterogeneous nanorods as nanozyme interfaces with peroxidase-like activity and their application for one-pot analysis of glucose at nearly neutral pH
Au@Ag 异质纳米棒作为具有过氧化物酶样活性的纳米酶界面及其在近中性 pH 条件下一锅分析葡萄糖的应用
  • DOI:
    10.1021/acsami.5b03591
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Lei Han;Cuncheng Li;Tao Zhang;Qiaolin Lang;Aihua Liu
  • 通讯作者:
    Aihua Liu
Microbial surface displaying formate dehydrogenase and its application in optical detection of formate
微生物表面展示甲酸脱氢酶及其在甲酸光学检测中的应用
  • DOI:
    10.1016/j.enzmictec.2016.06.002
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Enzyme and Microbial Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Aihua Liu;Bo Liang;Ruirui Feng
  • 通讯作者:
    Ruirui Feng
Leaf-templated synthesis of 3D hierarchical porous cobalt oxide nanostructure as direct electrochemical biosensing interface with enhanced electrocatalysis
叶模板合成 3D 分层多孔氧化钴纳米结构作为增强电催化的直接电化学生物传感界面
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2014.07.031
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Biosensors and Bioelectronics
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Lei Han;Da-Peng Yang;Aihua Liu
  • 通讯作者:
    Aihua Liu

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刘爱骅的其他基金

新冠病毒刺突蛋白受体结合域的靶向多肽筛选及其检测应用
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    22174081
  • 批准年份:
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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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