适配体功能化的多聚G-四联体探针用于癌症的诊断与治疗

发布时间：2020-06-09 17:53

【摘要】：癌症(Cancer)是目前全世界最严重的公共健康问题。在美国,恶性肿瘤引起的死亡率位居第二位,仅次于心血管疾病;而在我国,恶性肿瘤已经超过脑血管病、心脏病,位列于目前死亡率排名的第一。众所周知,处于早期的癌症病人要比处于晚期的癌症病人治疗起来容易得多。因此实现癌症的早期检测和诊断具有非常重大的意义,它不但可以降低癌症患者的死亡率,还能节省许多人力、物力和财力。癌细胞表面含有一些独特的膜蛋白,为肿瘤的诊断与治疗提供潜在的靶点。在这里,我们构建了一种适配体功能化的多聚G-四联体探针用于癌细胞的诊断与治疗。该探针综合了两个元件:一是用于识别细胞表面受体c-Met的aptamer序列;二是多聚G-四联体结构,它不仅可以与硫黄素T(ThT)结合实现快速、高效的荧光输出,还可以与光敏剂TMPyP4结合实现光动力治疗。这种独特的靶向探针监测细胞膜受体c-Met的同时实现光动力治疗杀死肺癌细胞,有望于促进肿瘤靶向诊断与治疗的发展,具体内容如下:1.适配体功能化的多聚G-四联体探针的构建与表征。本节设计一种基于末端转移酶TdT辅助的放大方法用于适配体功能化的多聚G-四联体探针的构建。在这里,我们设计了一条由膜受体c-Met适配体SL1、poly-T间隔序列和引物序列三部分组成的底物DNA链。该链在TdT酶作用下延伸生成富含鸟嘌呤的长链DNA。本文对TdT酶延伸产物DNA链的性质进行考察,发现在最优比例dNTP条件下可得到富含鸟嘌呤的多聚G-四联体,该序列能特异性结合染料分子ThT并显著增强ThT荧光。与此同时,我们还发现了这种富含鸟嘌呤的多聚G-四联体可以与光敏剂TMPyP4结合。该方法只需要一步反应就可以得到产物,操作简单,不需要复杂的分离步骤。2.适配体功能化的多聚G-四联体探针用于生物成像。基于上一章TdT酶延伸生成多聚G-四联体的研究,我们开发了一种简单、响应快速、高效、易于操作的细胞成像探针,该探针主要基于TdT酶延伸获得的多聚G-四联体与ThT结合后显著增强ThT的荧光,多聚G-四联体-ThT可以通过序列中aptamer靶向到靶癌细胞上,从而实现了对癌细胞的“turn-on”检测与成像。该方法具有免洗、背景信号低、灵敏度高和选择性好的优势。3.适配体功能化的多聚G-四联体探针用于光动力治疗。基于第一章节TdT可以在一定比例dNTP存在下延伸生成能够形成多聚G-四联体的方法,我们成功构建了一个简便、高效杀死癌细胞的策略。该策略利用TdT酶延伸的多聚G-四联体与TMPyP4结合,然后通过序列中的aptamer靶向到c-Met过表达的A549细胞,在光照条件下快速产生活性氧,从而杀死癌细胞。相比于单一的G-四联体结构,我们设计的探针负载TMPyP4的量大大提高,从而显著提高癌细胞杀伤效果。
【图文】：

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适配体功能化的多聚 G-四联体探针用于癌症的诊断与治疗同时还需要获得很多其它的能力和特性才能够变成真正的肿瘤细胞，这其中就包括无限分裂增殖的能力、逃避细胞周期检查点的能力，以及更进一步的癌变修饰（oncogenic modification）等，经过了这一系列的改造之后才能形成一个真正的肿瘤组织（图 1.1）。

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图 1.1 细胞的癌变之路[18]。于对基因突变和癌症干细胞的研究，研究者们在了解肿瘤发病机制大进展。目前，，基因突变是癌症发病机理最广泛的公认假说。在这因突变（致癌基因的激活或肿瘤抑制基因的失活）的积累足以将正癌细胞[19,20]。基因突变的研究为癌症的靶向治疗提供了许多线索，症的临床结果仍然是不理想的[21]。2001 年，Reya 等[22]提出了一种说：肿瘤由不同形态和不同功能的细胞组成，仅有极小部分具有无力的肿瘤干细胞（TSCs）驱使肿瘤的发生（图 1.2）。这种肿瘤干细很大的关注。到目前为止，TSCs 已成功从血液肿瘤[23]和一些实体瘤颅内肿瘤、肺癌、膀胱癌以及胃肠道癌[24-30]中分离。虽然有些研究说存在一些问题而提出反对意见[31-43]，但大多数研究者认为这个假55]。尽管 TSCs 是驱动肿瘤的种子细胞，但其生物学行为与周围环境。TSCs 累积基因突变是肿瘤发展的内部来源，周边环境是外部影
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657.3;R730

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