基于无酶级联信号放大技术的端粒酶活性分析新方法研究及抗癌药物筛选

Telomerase is found to be significantly correlated with the occurrence and development of cancers, and can serve as a new type of anticancer target. This project focuses on the developmment of novel biosensors for highly sensitive and selective detection of telomerase activity based on nucleic acid molecular recognition, nanomaterials and enzyme-free nucleic acid isothermal signal amplification,and evaluation of their applications in high-throughput screening of anticancer drugs and cancer diagnosis.The main contents include: (1) preparation of nanomaterials, nanoprobes and nucleic acid probes; (2) construction of new fluorescence resonance energy transfer or fluorescence polarization sensors for telomerase activity detection based nanomaterials and enzyme-free nucleic acid isothermal amplification and study on the performance of the developed sensors; (3) application of the new developed methods for the detection of telomerase activity in cancer cells and human blood, and the screening and identification of anticancer drugs.Finally, we will develop the reagent kit under self-owned intellectual property for screening anticancer drugs.The implementation of this project will be conducive to the integration of analytical chemistry, molecular biology,and materials, and provides a simple and effective drug screening method for discovery of anticancer drugs based on telomerase as a target.

端粒酶与癌症的发生、发展进程密切相关，是一种理想的抗癌靶点。本项目以核酸分子识别为基础，以端粒酶为靶点，采用纳米技术和无酶核酸等温信号放大技术，设计特异性识别的分子探针，建立高灵敏度、高特异性的端粒酶活性分析新方法，并评估它们在以端粒酶为靶点的高通量抗癌药物筛选及癌症诊断中的应用。主要内容包括：（1）纳米材料的制备、纳米探针和核酸探针的构建；（2）基于纳米材料和无酶核酸等温反应的信号放大技术构建端粒酶活性分析的新型荧光共振能量转移或荧光偏振传感器并研究其性能；（3）将所建立的新方法应用于癌细胞和人外周血中端粒酶活性分析以及抗癌药物的筛选与验证，最后形成具有自主知识产权的抗癌药物筛选试剂盒。本项目的实施将有利于分析化学、分子生物学、材料等相关学科的衔接与交叉集成，为抗癌药物的发现提供一种简单有效的基于端粒酶靶点的药物筛选手段。

端粒酶与癌症的发生、发展进程密切相关，是一种理想的抗癌靶点。本项目以核酸分子识别为基础，采用以氧化石墨烯、二氧化硅纳米粒子、聚多巴胺纳米粒子等纳米材料作为信号放大因子或荧光淬灭剂，结合核酸工具酶如聚合酶、核酸切割内切酶和核酸外切酶或DNAzyme作为生物催化剂，构建了一系列高性能的纳米生物探针，提出了一系列信号传导与等温信号放大机制，建立了一系列高灵敏、高特异性荧光偏振、荧光和比色生物传感新方法，用于端粒酶活性分析以及抑制剂筛选、血管内皮生长因子165、凝血酶、癌胚抗原、甲胎蛋白、蛋白激酶等与重大疾病相关的蛋白质检测，并实现细胞提取液端粒酶活性和蛋白激酶测定、细胞内端粒酶活性的原位成像分析以及抑制剂的原位筛选、人血清中多种蛋白质生物标志物的测定。与传统方法相比，项目所采用的生物传感技术能够适用于端粒酶、蛋白激酶等酶活性检测、酶抑制剂筛选和蛋白质含量测定，不需要分离、洗涤等复杂步骤，操作简单、快速。此外，项目所建立生物传感方法由于采用了信号放大技术不仅能够有效提高灵敏度(灵敏度可提高2~5个数量级)，而且还能拓宽检测范围。这为实现与重大疾病相关的低丰度生物志物、酶活性的快速检测、重大疾病的早期诊断以及药物筛选提供分析新技术。