基于生物传感的结肠癌研究

Based on the interaction between DNA modified gold nanoparticles and graphene oxide, the colorimetric array method was used to evaluate the classification and staging of colon cancer; Based on the pH sensitive molecular modification of the carboxy base graphene, three kinds of tumor markers for the detection of colon cancer, in order to improve the detection rate of early colorectal cancer; Based on the mismatch of the DNA chain extension strategy, constructed the DNA chain hybridization reaction controlled by the enzyme activity at the electrode interface to realize the analysis of the intracellular MTH1 activity, and to evaluate the risk of colon cancer and treatment effect; Based on the assembly of host guest molecules at the electrode interface, an electrochemical system for reversible adsorption and real-time detection of cells was constructed for the separation and detection of circulating tumor cells.

基于DNA修饰的金纳米颗粒与氧化石墨烯的相互作用，采用比色阵列法进行多种蛋白质的分析，用于评估结肠癌的分型和分期；基于pH敏感分子修饰的羧基石墨烯，用于检测结肠癌血清的三种肿瘤标志物，以提高早期结肠癌的检出率；基于错配的DNA链延伸策略，在电极界面上构建酶活性控制的DNA链杂交反应，实现对细胞内MTH1活性的分析，用于评估罹患结肠癌的风险及疗效；基于电极界面主客体分子结构的组装，构建细胞可逆性吸附和即时检测的电化学系统，用于循环肿瘤细胞的分离和检测。

结肠癌相关肿瘤标志物的检测分析对于结肠癌早期诊断、预后监测和疗效评估具有重要的意义，而随着肿瘤生物学研究的不断深入，肿瘤标志物逐渐呈现出多元化和低丰度的特点，对分析检测提出了更多需求以及更高要求。另一方面，随着生物学、化学、材料学与医学的交叉融合，基于生物传感的生化分析新方法在医学研究和医疗诊断中被广泛应用。因此，在本项目的支持下，项目负责人及课题组成员重点开展了基于生物传感的结肠癌研究，并取得了较好的研究成果。具体而言，我们借助氧化石墨烯、金纳米颗粒、金属有机框架等材料具有结构可设计性强、比表面积高、粒径及孔径可调的独特理化性质，通过引入核酸适配体和多肽等分子元件建立识别体系，设计并制备了一系列的纳米探针和纳米标签用于结肠癌相关肿瘤标志物的分析，并且结合DNA构象变化、分子组装、酶催化、主客体识别、阵列传感等技术，进而构建新的生物传感界面，为结肠癌相关标志物的检测分析提供了多元化的选择，实现了对多种蛋白、核酸、肿瘤外泌体、循环肿瘤细胞等靶标的高效捕获和灵敏检测。同时，我们通过不断优化实验条件来提升生物传感性能，完成了结肠癌肿瘤标志物从标准样品到血清样品、再到组织样本的检测分析，实现了临床诊断工作的初步应用，验证了这些新方法的优良性能和应用潜力。在本项目的支持下，共发表SCI论文34篇，其中一区论文20篇；授权国家发明专利6项；编撰学术专著“Nano-inspired biosensors for protein assay with clinical applications”；培养博士研究生8名、硕士研究生8名。