多酶辅助信号放大的核酸传感器设计及肿瘤标记物高灵敏检测
发布时间：2021-09-24 06:26
从古至今,恶性肿瘤疾病对人类生命健康的威胁甚为严重。K-ras基因作为肿瘤原癌基因,是维持生物机体正常生命活动所必需的基因,其在细胞内的异常表达会引发肺癌,胰腺癌及结直肠癌等多种癌症。急性淋巴细胞白血病是属于人体血液系统的肿瘤疾病,前期发病不明显,后期致死率高。在美国,每年约有3000至4000人被诊断出患有急性淋巴细胞白血病,其中三分之二是2到5岁的儿童。但是,随着科学技术的发展,科学工作者们逐渐发现恶性肿瘤的形成是基于分子水平的事件,是遗传信息的改变所造成的。所以从核酸分子水平研究恶性肿瘤疾病的发病机理,并对其进行早期的检测和筛查极为重要。在本工作中,我们成功开发了三种基于新型探针的新颖DNA生物传感器用于检测恶性肿瘤的核酸生物标志物。实验结果表明所设计的DNA生物传感器在基因检测方面显示出了巨大的潜力,并在实际检测中具有广阔的应用前景。首先,基于一种新颖的回文分子信标（PMB）,结合聚合酶介导目标循环的信号放大技术,构建了一种高灵敏检测K-ras基因的生物传感器。该传感方案中的PMB可以形成分子间二聚体,同时可以在聚合酶的存在下,使分子信标探针能够以自身为模板进行延伸。并将目标基...
【文章来源】：江西师范大学江西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（A）分子信标的结构图；（B）分子信标的工作原理[8]
多酶辅助信号放大的核酸传感器设计及肿瘤标记物高灵敏检测3图1-3基于AuNPs修饰的切口分子信标用于细胞内端粒酶的原位成像检测[16]1.1.2核酸酶探针核酸酶探针是一类具有类似于蛋白质酶催化活性的核酸序列，在1981年被Cech等人发现[17]。核酸酶探针的发现，打破了一直以来认为的酶都是蛋白质的固有想法。特定的核酸酶序列能够剪切识别特定的DNA或者RNA片段。核酸酶探针可以在体外进行合成、筛选，基于这一特性，其被广泛地应用在识别各种生物分析物的研究中[18]。核酸酶探针根据组成成分不同分为两种：一种是由具有催化活性的RNA分子构成；另一种则是由具有催化活性的DNA分子构成，称为脱氧核酶(DNAzyme)。脱氧核酶的催化过程需要有辅助因子的存在。能够参与催化过程的辅助因子有金属离子、中性分子以及细菌等。而在实际应用中比较常见的一类辅助因子是金属离子，其能够促使脱氧核酶序列形成特定的空间结构，使脱氧核酶的催化活性得以保持。基于此特性，开发了多种核酸酶探针用于金属离子的检测[19-23]。Lu[24]课题组报道了一种基于高度Na+依赖的DNAzyme检测传感器（图1-4B）。该DNAzyme传感器中的DNAzyme结构具有高度的检测特异性，同时该传感器还实现了活细胞内Na+的检测和成像。此外，也可利用依赖金属离子的DNAzyme结构，构建检测特定基因序列的传感器。Willner[25]课题组报道了一种基于目标基因引发的杂交链式反应（HCR）产生大量依赖Mg2+诱导的DNAzyme纳米线用于致癌基因BRCA1的检测（图1-4A）。
硕士学位论文4图1-4（A）基于自组装的DNAzyme纳米线检测致癌基因BRCA1[25]；（B）Na+依赖的DNAzyme荧光传感系统[24]1.1.3核酸适配体核酸适配体是一种能够特异性识别目标分子的单链核酸序列，其识别靶标分子的能力与抗体类似[26,27]。核酸适配体通常是利用指数富集的配体系统进化技术(SELEX，systematicevolutionofligandsbyexponentialenrichment)，通过体外筛选技术，从核酸分子文库中得到的寡核苷酸片段[28,29]。核酸适配体的目标分子类型广泛，包括有蛋白质、小分子、病毒、金属离子和细胞等等。由于核酸适配体靶标范围的广泛性，以及具有的稳定性好、易于合成和结构多样化的多种优点，已经普遍用于肿瘤标志物的检测、细胞成像、环境污染物的测定以及重金属离子的检测等方面。Kato课题组[30]开发了一种能够同时结合分析物和Dapoxyl荧光团的核酸适配体，用于无标记检测分析物。适体在与分析物结合后会激活具有高度环境敏感的荧光团Dapoxyl染料的荧光，使其荧光强度增加700倍以上，实现分析物的灵敏检测（图1-5A）。Li[31]等人设计了一种基于适体的微流控系统，该系统能够快速同时检测糖化血红蛋白和总血红蛋白两种物质。在其系统中，采用双适配体探针，实现对糖尿病标志物的快速精准诊断。
【参考文献】：
期刊论文
[1]原癌基因与抑癌基因对子宫颈癌发生发展的影响[J]. 陈琴,黄守国. 海南医学. 2018(14)
[2]358例肺癌患者K-ras基因的突变分析[J]. 卢丽琴,李纲. 国际检验医学杂志. 2016(03)
本文编号：3407268
【文章来源】：江西师范大学江西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（A）分子信标的结构图；（B）分子信标的工作原理[8]
多酶辅助信号放大的核酸传感器设计及肿瘤标记物高灵敏检测3图1-3基于AuNPs修饰的切口分子信标用于细胞内端粒酶的原位成像检测[16]1.1.2核酸酶探针核酸酶探针是一类具有类似于蛋白质酶催化活性的核酸序列，在1981年被Cech等人发现[17]。核酸酶探针的发现，打破了一直以来认为的酶都是蛋白质的固有想法。特定的核酸酶序列能够剪切识别特定的DNA或者RNA片段。核酸酶探针可以在体外进行合成、筛选，基于这一特性，其被广泛地应用在识别各种生物分析物的研究中[18]。核酸酶探针根据组成成分不同分为两种：一种是由具有催化活性的RNA分子构成；另一种则是由具有催化活性的DNA分子构成，称为脱氧核酶(DNAzyme)。脱氧核酶的催化过程需要有辅助因子的存在。能够参与催化过程的辅助因子有金属离子、中性分子以及细菌等。而在实际应用中比较常见的一类辅助因子是金属离子，其能够促使脱氧核酶序列形成特定的空间结构，使脱氧核酶的催化活性得以保持。基于此特性，开发了多种核酸酶探针用于金属离子的检测[19-23]。Lu[24]课题组报道了一种基于高度Na+依赖的DNAzyme检测传感器（图1-4B）。该DNAzyme传感器中的DNAzyme结构具有高度的检测特异性，同时该传感器还实现了活细胞内Na+的检测和成像。此外，也可利用依赖金属离子的DNAzyme结构，构建检测特定基因序列的传感器。Willner[25]课题组报道了一种基于目标基因引发的杂交链式反应（HCR）产生大量依赖Mg2+诱导的DNAzyme纳米线用于致癌基因BRCA1的检测（图1-4A）。
硕士学位论文4图1-4（A）基于自组装的DNAzyme纳米线检测致癌基因BRCA1[25]；（B）Na+依赖的DNAzyme荧光传感系统[24]1.1.3核酸适配体核酸适配体是一种能够特异性识别目标分子的单链核酸序列，其识别靶标分子的能力与抗体类似[26,27]。核酸适配体通常是利用指数富集的配体系统进化技术(SELEX，systematicevolutionofligandsbyexponentialenrichment)，通过体外筛选技术，从核酸分子文库中得到的寡核苷酸片段[28,29]。核酸适配体的目标分子类型广泛，包括有蛋白质、小分子、病毒、金属离子和细胞等等。由于核酸适配体靶标范围的广泛性，以及具有的稳定性好、易于合成和结构多样化的多种优点，已经普遍用于肿瘤标志物的检测、细胞成像、环境污染物的测定以及重金属离子的检测等方面。Kato课题组[30]开发了一种能够同时结合分析物和Dapoxyl荧光团的核酸适配体，用于无标记检测分析物。适体在与分析物结合后会激活具有高度环境敏感的荧光团Dapoxyl染料的荧光，使其荧光强度增加700倍以上，实现分析物的灵敏检测（图1-5A）。Li[31]等人设计了一种基于适体的微流控系统，该系统能够快速同时检测糖化血红蛋白和总血红蛋白两种物质。在其系统中，采用双适配体探针，实现对糖尿病标志物的快速精准诊断。
【参考文献】：
期刊论文
[1]原癌基因与抑癌基因对子宫颈癌发生发展的影响[J]. 陈琴,黄守国. 海南医学. 2018(14)
[2]358例肺癌患者K-ras基因的突变分析[J]. 卢丽琴,李纲. 国际检验医学杂志. 2016(03)
本文编号：3407268
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3407268.html
教材专著
