基于核酸适体的卵巢癌循环肿瘤细胞超灵敏电化学检测新方法研究

In the present project, surrounding the strategic requirements for new methods and techniques in diagnosis and early alert of grave diseases, and aiming at the international frontier of chemo/biosensing, the pioneer fundamental research will be carried out. This research will focus on fabrication of electrochemical biosensor to detect ovarian cancer circulating tumor cells with high sensitivity and selectivity and apply to clinical diagnosis and prognosis. Through the knowledge conjugation such as analytical chemistry, electronics, interfacial chemistry, molecular biology and clinical medicine, etc., we carry out the integrated study of original innovation. The main contents of this project is : 1) Combining with the aptamer, a novel bio-recognition element and its unique biochemical property in biorecognition, via high sensitive field effect sensing technology, electrochemical channel of supramolecular self-assembly technology and electrochemical microchannel of capillary technology, we develop novel signal amplification technology to detect cells. Based on the specific recognition between circulating tumor cells and aptamer, we develop biological sensing technology and devices with the characteristic of super-rapid, high selectivity, low-cost and high throughput for the early diagnosis of tumor such as ovarian cancer in cell level. These research progeny will be very important for the early alert and clinical diagnosis of ovarian cancer and other tumors. Moreover, the research progeny have wild application and important theoretic value.

本项目面向我国重大疾病预警与诊断新方法与新技术的战略需求，针对化学生物传感领域国际前沿课题，以高灵敏、高选择性卵巢癌循环肿瘤细胞电化学生物传感器的构建及临床诊断与预后判断应用为目标，通过学科交叉（包括分析化学、电子学、界面化学、分子生物学及临床医学等），开展原始创新的综合集成研究。项目的主要研究内容为：结合核酸适体这一新型的生物识别单元及其生物识别事件所独特的生物化学性质，发展基于高灵敏场效应传感技术、超分子自组装电化学通道技术、以及基于毛细管电化学微通道技术的细胞检测信号转换放大新机制，构建基于循环肿瘤细胞-核酸适体特异性识别的恶性肿瘤，如卵巢癌的快速、可靠、低成本、高通量的早期诊断生物传感新技术与器件。这些研究成果对于卵巢癌等恶性肿瘤的早期预警和临床诊断具有重要的意义，研究成果有广泛的理论价值与应用前景。

恶性肿瘤即癌症已成为威胁人类健康的主要杀手。发展快速、可靠、低成本、高通量的早期诊断生物传感新技术与器件，对于恶性肿瘤发生发展的基础研究，以及早期预警和临床诊断具有重要的意义。基于此，本项目主要进行了如下两个方面的研究工作：（1）电流型及场效应型电化学生物传感器的构建，以及用于卵巢癌细胞、肿瘤标志物、和肿瘤相关小RNA的检测研究；（2）新型比率型表面增强拉曼/上转换荧光纳米探针的构建及用于癌细胞或组织中相关化学生物分子的成像检测研究。主要取得了以下研究成果： （1）发展了基于核酸适体的通道型和场效应型电化学生物传感器，并应用于卵巢癌循环肿瘤细胞的电化学检测分析；（2）合成了一系列新型表面增强/上转换荧光纳米探针，成功的应用于细胞和组织中一氧化氮，核酸内切酶，蛋白酶Caspase 3，生物硫醇，以及缺氧环境等的成像检测分析。已发表SCI论文19篇（其中J. Am. Chem. Soc. 1篇，Anal. Chem. 5篇，Chem. Commun. 4篇）；申请中国发明专利2项；获得2016年度“湖南省自然科学杰出青年基金”资助；已毕业硕士研究生8名，在读硕士研究生7名，博士研究生6名。. 基于核酸适体的电化学生物传感器及新型荧光/拉曼纳米探针的构建与传感识别策略的系统研究，为卵巢癌及其它恶性肿瘤的分子基础研究、临床诊断及预后判断方法的建立、以及手术治疗中组织缺血保护新药的筛选，提供了新的技术手段或途径。相关工作将继续开展。