基于DNA纳米技术的生物大分子检测

DNA纳米技术是利用DNA的分子性质，如自组装的特性等，构建出可操控的新型纳米尺度聚集体或超分子结构。2006年，罗特蒙德开发出的DNA"折纸"技术拓宽了DNA纳米技术的应用领域，诸多以DNA"折纸"为平台的基因芯片和纳米装配线等成果相继问世。然而人类基因组测序的完成代表着后基因组时代的到来-生命科学的研究重点逐渐转移到细胞中的蛋白质。蛋白芯片技术的出现不仅给蛋白组学研究带来新思路，还成为新药开发、疾病的早期诊断和治疗研究的新工具。我们拟开发一种新型生物大分子芯片，以DNA"折纸"为平台，架构接收模块、运输模块、扩增模块和检测模块于其上，实现生物大分子的检测。在此基础上，完善各模块的职能，在目标分子的浓度降低到单分子级别时，通过扩增的方法将其检出。与此同时，总结经验，找出一种可以检测多种生物大分子的设计，增强芯片的普适性，结合临床诊断，达到疾病预防和检测的目的。

本项目原有研究目标为开发一种新型生物大分子芯片，以DNA“折纸”为平台，架构接收模块、运输模块、扩增模块和检测模块于其上，实现生物大分子的检测。在此基础上，完善各模块的职能，在目标分子的浓度降低到单分子级别时，通过扩增的方法将其检出。与此同时，总结经验，找出一种可以检测多种生物大分子的设计，增强芯片的普适性，结合临床诊断，达到疾病预防和检测的目的。执行过程中，在充分跟踪国际最新文献基础上，我们细化研究目标，将整体设计调整为三大块：1）超大DNA折纸平台的研究；2）基于DNA折纸平台信号传导的研究与microRNA的检测；3）DNA纳米结构载药进细胞的研究。经过3年的努力，本项目已经全部完成了上述研究目标。我们的主要工作着重研究了超大DNA 折纸平台。在这个平台上，探索了信号传导的方式和过程，优化出一套合理的信号传导方案。与此同时我们运用DNA纳米折叠技术精简掉辅助链的数量，大大增加了DNA纳米平台的药物承载率，实现了纳米折纸平台载带CpG进入细胞且靶向释放的过程。在本项目的资助下，共发表 SCI 收录8篇，核心期刊1篇，其中IF>6 的 5 篇。参加国内外会议3 次，毕业博士研究生2人，硕士研究生1人。顺利完成了预期目标。