lncRNA高灵敏检测及成像分析新方法研究

The research on long non-coding RNA (lncRNA) has emerged as the frontier subject in life science. The important biological regulation functions and the pathological effects of lncRNA have attracted much attentions. Nowadays, the further exploration of the functions and molecular mechanisms of lncRNA requires the introduction of new analytical methods. This proposal targets on the development of new bio-analytical methods to detect the important lncRNAs related to cancer or other human diseases. Three basic problems with lncRNA were focused on in this proposal: the expression level, the interaction with other bio-macromolecules, and the cellular distribution and localization of lncRNA. This proposal plans to develop: (1) the novel nucleic acid probes and signal amplification mechanisms specific for the unique structure and biological properties of lncRNA for ultrasensitive in vitro detection, (2) the real time measurements of the binding of lncRNA and protein for the study of the interaction of lncRNA and protein, and (3) the high-resolution dynamic bio-imaging methods of cellular lncRNA for tracking lncRNA in cell. These new methods would provide new techniques for the lncRNA-related biological research, biomarker discovery, and early diagnosis.

长链非编码RNA（lncRNA）研究是生命科学领域新兴的前沿课题，lncRNA重要的生物调控功能以及病理作用引起了广泛关注。当前，lncRNA功能和分子机制的进一步揭示亟待新分析方法的引入。本课题拟以肿瘤等疾病相关的重要lncRNA为目标，开展生化分析新方法研究。围绕lncRNA在细胞内的表达水平、相互作用、以及亚细胞定位这三个基础问题，开展三个方面的研究：（1）针对lncRNA独特结构和生物学特征设计新型核酸探针以及信号放大新原理，发展超灵敏体外分析检测新方法；（2）建立lncRNA与蛋白质结合的实时检测方法，为研究lncRNA与蛋白质相互作用提供直接检测平台；（3）发展实时动态的高分辨lncRNA活细胞荧光成像方法用于研究lncRNA的胞内定位及示踪。以上新分析方法的建立将为lncRNA相关的生物功能研究、疾病标志物发现及早期诊断提供新的技术手段。

长链非编码RNA（lncRNA）研究是生命科学领域新兴的前沿课题，lncRNA重要的生物调控功能以及病理作用引起了广泛关注。当前，lncRNA功能和分子机制的进一步揭示亟待新分析方法的引入。本项目以疾病相关的重要lncRNA为目标开展生化分析新方法研究，以期开发lncRNA的体外超灵敏检测、活细胞内高时空分辨的荧光成像技术。主要成果如下：（1）针对lncRNA的独特结构和生物学特征，我们开发了多功能核酸探针修饰的二维材料-碳化钛MXenes荧光分析新方法，并基于此方法实现了体外lncRNA的超灵敏分析及活细胞中lncRNA的高时空分辨成像；构建了双响应荧光纳米探针并实现单细胞层面上不同空间分布膜蛋白及非编码RNA的双重癌症标志物由表及里的多层次原位成像；（2）基于核酸开发了特定核酸序列点亮的荧光探针，实现了对宿主细胞内的HCV RNA在单细胞水平中空间分布的成像研究；（3）基于逻辑运算及蛋白质分子工具，我们还发展了多种分子识别与细胞调控的新方法，实现了活细胞水平的复杂生物逻辑运算以及细胞表面受体的实时调控与成像。以上方法具有高灵敏、高特异、易于操作等特性，为lncRNA相关的功能及调控机制研究、疾病标志物发现及早期诊断提供技术基础。