DNA纳米技术调控的新型芯片体系开发及其microRNA检测研究

基本信息
批准号:21605153
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:张欢
学科分类:
依托单位:中国科学院上海高等研究院
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:曾冬冬,王晨光,散丽黎,王潇
关键词:
微小RNA基因芯片DNA纳米技术DNA自组装
结项摘要

Sensitivity and specificity are still the two major bottlenecks that restrict the application of the microarray. The development of DNA nanotechnology brings new ideas and possibilities for the biodetection application of microarrays. In the project, DNA tetrahedral nanostructures were employed as capture probes. Through precisely nanoscale regulation of the recognition interface and the self-assembly process, recognition efficiency and specificity can be greatly improved. Signal amplification strategy based on hybridization chain reaction can trigger signaling cascades as long as there is a target, which would greatly improve the sensitivity, and thus the overall performance of the microarray system can be improved. We aim to develop a newly microarray detection system based on DNA technology with high specificity and sensitivity. Some advanced techniques, such as Quartz Crystal and Atomic Force Microscopy are employed to investigate the physicochemical mechanisms, thermodynamics and kinetics. Then, based on the DNA nanotechnology and nanoscale regulation, we design specific systems for detection of microRNAs with several inputs and realize multi target detection, then evaluate the performance of the microarray platform in complex environment.

灵敏度及特异性低仍是目前制约芯片技术应用的两大瓶颈,DNA纳米技术的发展给生物芯片检测带来了新思路和新可能。本项目从根本界面问题出发,以DNA四面体纳米结构作为探针,设计不同尺寸的纳米结构,对生物分子识别界面以及生物分子自组装进行纳米尺度调控,提高识别效率和特异性;以链式杂交反应(Hybridization Chain Reaction,HCR)为基础的体系为信号输出及放大策略,只要有目标物存在就可以引发信号产生级联放大,提高检测灵敏度,进而提升芯片的整体性能,最终设计一种高特异性、高灵敏度的新型芯片检测体系。利用各种先进技术(包括石英晶体微天平、原子力显微镜等),对整个过程的物理化学机制,热力学以及动力学进行测定和表征。在纳米尺度调控的基础上,设计多种针对microRNA的检测体系,实现多靶标联合检测,并在复杂体系中进行验证。

项目摘要

生物芯片(微阵列),因其杰出的平行性和高通量筛选的优点而广泛应用于生物分子检测领域。然而,多数应用于传统DNA芯片的荧光检测方法仍受限于特异性和灵敏度等指标,不能应用于低丰度的microRNA的检测。DNA纳米技术的高度可设计性及编程性给基于芯片的miRNA检测带来新的思路。本项目通过引入基于DNA四面体设计的探针以及基于链式杂交反应(Hybridization Chain Reacrtion, HCR)的信号放大策略,成功开发出了一种高特异性、高灵敏度的通用核酸检测芯片平台。我们首先设计并合成了3种不同大小四面体探针(DNA tetrahedral structured probe,DSTP):17bp、26bp和37bp,其大小分别为5.8nm,8.8nm和12.6nm,随后系统考察各个大小探针的动力学检测性能,我们发现不同的探针可以实现不同的动力学检测范围及检测限。其中大小为8.8nm的四面体探针拥有最好的检测性能,其检测限可以低至10aM,优于目前为止所开发的各种检测方法的性能。此外,我们的芯片检测平台能够精确区分待测DNA的原始序列及其单碱基错配序列。最终,我们将优化后的芯片检测技术应用于模拟体系中的miRNA检测并成功实现了三种不同miRNA的同时检测。因此,此项芯片检测技术平台拥有良好的临床诊断应用潜能。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

Loss of a Centrosomal Protein,Centlein, Promotes Cell Cycle Progression

Loss of a Centrosomal Protein,Centlein, Promotes Cell Cycle Progression

DOI:10.16476/j.pibb.2019.0092
发表时间:2019
2

An improved extraction method reveals varied DNA content in different parts of the shells of Pacific oysters

An improved extraction method reveals varied DNA content in different parts of the shells of Pacific oysters

DOI:10.1051/alr/2019003
发表时间:2019
3

Complete loss of RNA editing from the plastid genome and most highly expressed mitochondrial genes of Welwitschia mirabilis

Complete loss of RNA editing from the plastid genome and most highly expressed mitochondrial genes of Welwitschia mirabilis

DOI:https://doi.org/10.1007/s11427-018-9450-1
发表时间:2019
4

DNA storage: research landscape and future prospects

DNA storage: research landscape and future prospects

DOI:10.1093/nsr/nwaa007
发表时间:2020
5

内质网应激在抗肿瘤治疗中的作用及研究进展

内质网应激在抗肿瘤治疗中的作用及研究进展

DOI:10.3969/j.issn.1001-1978.2021.12.004
发表时间:2021

张欢的其他基金

批准号:81771789
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:31501202
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41907064
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21304076
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31702276
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51702144
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1532107
批准年份:2015
资助金额:66.00
项目类别:联合基金项目
批准号:31901584
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31700403
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81302499
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31800389
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40603013
批准年份:2006
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11802109
批准年份:2018
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81773508
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

基于DNA纳米技术的生物大分子检测

批准号:21105110
批准年份:2011
负责人:晁洁
学科分类:B0404
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于DNA纳米技术的循环肿瘤细胞检测新方法及其响应机制研究

批准号:81802114
批准年份:2018
负责人:张晔
学科分类:H2606
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于DNA/PNA纳米技术的可调控传感界面构建及在ctDNA检测中的应用

批准号:21804122
批准年份:2018
负责人:林美华
学科分类:B0404
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于DNA仿生酶的MicroRNA检测

批准号:21804088
批准年份:2018
负责人:毛秀海
学科分类:B0404
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目