DNA碱基切除修复活性荧光纳米检测新方法及活细胞成像应用研究

DNA base excision repair (BER), which plays an important role in maintaining the integrity of the genomes and preventing cancer, is the hot topic in the research of cancer warning signs and therapeutic target. The development of detection methods for BER activities is of great importance in cancer warning, anticancer drugs screening and related mechanism research. However, the current methods exhibits a poor practicality in real biological samples and only very few methods could be used for real-time fluorescence imaging in living cells. In the present project, we intend to develop a series of novel, steady and sensitive fluorescent methods for BER activities detection in cell extracts, utilizing chimeric oligonucleotides to construct steady and effective BER substrates and combining with the favorable signal transition and amplification of nanoporbes. Additionally, we further utilize nuclear localization signal to develop nuclear-targeted BER activable fluorescent nanoprobes and apply in live cell imaging, obtaining the dynamic information of BER activities in living cells. This project will provide valuable theory and effective analytical technique for BER related biomedicine research.

DNA碱基切除修复在维持基因稳定以及预防癌症中起着重要作用，是目前癌症预警与药物靶标研究的热点。发展碱基切除修复活性检测方法在癌症预警、抗癌药物筛选以及相关机理研究中具有重要意义。但是当前检测方法在真实生物样本中的实际应用性能较弱，极少能够用于活细胞内碱基切除修复活性实时荧光成像研究。本项目拟利用嵌合寡核苷酸探针构建稳定高效的碱基切除修复底物，并结合纳米探针优良的信号转换与放大性能，发展系列新型、稳定、灵敏的荧光纳米检测方法用于细胞提取物中碱基切除修复活性的分析。并进一步通过核定位信号多肽建立具有细胞核靶向能力的碱基切除修复激活型荧光纳米探针，进行活细胞成像研究，获取细胞内碱基切除修复活性的实时动态信息。为碱基切除修复相关的生物医学研究提供有价值的理论参考和简单有效的分析手段。

作为维持基因稳定性的重要途径之一，DNA碱基切除修复在预防癌症发生发展中起着重要作用。因此，构建DNA碱基切除修复活性高灵敏测定方法在癌症预警、药物筛选及相关机理研究中具有重要意义。本项目研究了系列纳米材料的制备、功能化及相关性能；探索了系列核酸介导的分子识别信号转换与放大技术；通过筛选优化所研究的纳米材料及核酸信号转换放大技术，以常见DNA碱基损伤如尿嘧啶损伤、8-氧鸟嘌呤损伤、脱碱基损伤等的修复为研究对象，建立了多种灵敏度高、选择性好的DNA碱基切除修复活性荧光检测新方法，并初步用于细胞粗提物样品中碱基切除修复活性测定及药物分子对DNA碱基切除修复活性抑制情况研究。为DNA碱基切除修复事件相关的生物医学研究提供了重要的技术支持和理论参考。在项目资助下，已在国际学术刊物上发表SCI论文12篇；培养或协助培养博士研究生2名，硕士研究生4名。