脂质体功能化仿生体系的构建及其对细胞内端粒酶活性的原位检测研究

Telomerase activity detection in situ and dynamic monitoring analysis in cells has important significance for its biological function research as well as the early clinical diagnosis and treatment of tumor. Under the condition of without affecting the cells activity, the study for sensitive in situ detection and dynamic monitoring analysis of lower telomerase expression in cells by signal amplification is still a big challenge. In view of this, this project intends to construct the liposome functional bionic sensor system to realize the sensitive detection and real-time imaging monitoring of intracellular telomerase activity in cells by using fluorescence imaging as a detection platform. The functional bionic sensor system includes of the following sections: (1) liposome as a transportation carrier for transporting high density DNA nanoarray function probe and DNA assembly reaction monomer to the cell; (2) high density DNA (Two-dimensional grids and Three-dimensional tetrahedron structure) nanoarray function detection probe for recognizing telomerase；(3) DNA assembly reaction (linear and exponential) amplifies the detection signal in cells. The bionic sensor system proposed here will offer a new approach for telomerase activity detection in situ and dynamic monitoring analysis in cells, as well as the early clinical diagnosis and treatment of cancer and the biological function research of telomerase.

细胞内端粒酶活性的原位检测和动态监测对于其生物功能研究与肿瘤的早期诊断治疗有重要的意义。然而在不影响细胞活性的条件下，通过信号放大实现细胞内端粒酶活性低表达的原位检测及动态监测还存在很大的挑战。鉴于此，本项目拟构筑脂质体功能化的仿生体系，在确保不影响细胞活性的条件下，在细胞内实现信号放大并利用荧光成像检测技术对端粒酶的活性进行灵敏检测和成像分析。在该体系中，仿生膜脂质体作为载体，将识别端粒酶的高密度DNA纳米功能探针（二维网状、三维四面体结构）和DNA自组装反应的单体运输到细胞内，在细胞内通过DNA自组装（线性、指数）反应实现信号放大。该项目研究不仅将为细胞内端粒酶活性的原位检测和动态监测提供新的方法，而且也将为癌症的早期诊断治疗和端粒酶的生物功能研究提供新的手段。

细胞内端粒酶等功能生物活性分子的灵敏检测对于其生物功能研究与肿瘤的早期诊断治疗有重要的意义。脂质体易于功能化，具有良好的生物相容性；DNA分子具有识别、催化、和作为建筑基元等功能特性，易于编程组装。利用脂质体和DNA分子组装构筑功能探针建立端粒酶和miRNA等生物活性分子原位成像及灵敏检测方法是本工作要解决的科学问题，我们基于脂质体和DNA分子组装功能纳米探针构建了一系列端粒酶和miRNA等生物活性分子的灵敏检测新方法，实现了细胞内端粒酶相关生物活性分子的原位成像及灵敏检测。研究工作主要包括以下几部分：（一）DNA组装功能纳米探针构建细胞内端粒酶相关生物活性分子的原位成像和灵敏检测新方法研究；（二）脂质体耦合DNA组装纳米机器构建细胞和血清中miRNA灵敏检测新方法研究；（三）DNA纳米装置构建生物活性分子灵敏检测新方法研究。该项目研究不仅为端粒酶等生物活性分子的原位成像和灵敏检测提供了新方法，而且也为癌症的早期诊断治疗和端粒酶等生物活性分子的生物功能研究提供了新的手段。在本项目的支持下发表SCI 论文16篇，研究成果获山东省高等学校自然科学二等奖，培养硕士研究毕业生5人、其中1人获山东省优秀硕士学位论文，参加学术会议4次，课题组获批山东省高等学校青创人才引育计划团队。