基于新型非标记功能核酸荧光探针的肿瘤标志物分析和癌症细胞的荧光成像研究

针对癌症肿瘤标志物的分析方法是癌症早期诊断最重要的方法。癌症的早期诊断将大大增加治愈的可能性和患者的存活率。尽管基于抗体-抗原技术在肿瘤标志物分析方面得到了广泛的研究，但是抗体-抗原机制存在着稳定性差、使用环境范围窄、批次间重复性差和成本昂贵等不足。作为近年来生物分析化学研究的热点之一，功能核酸是一种能够结合特定被分析物或以之为辅酶的一类功能不局限于储存遗传信息的核酸。通过体外筛选和SELEX，理论上功能核酸可以像抗体-抗原一样结合任意的分析物，但是却没有上述缺点。本课题拟筛选出对乳腺癌、前列腺癌、胃癌、宫颈癌和肺癌这几种频发癌症的肿瘤标志物具有特异性作用力的功能核酸，设计廉价高效的非标记功能核酸荧光探针，对上述癌症的肿瘤标志物CA153、PSA、CA72-4、CEA和NSE进行分析，实现癌症的早期诊断，进而通过非标记的荧光功能核酸，对癌症细胞进行选择性荧光标记，辅助癌症的早期确诊和治疗。

本研究旨在开发新型非标记位点可控型功能DNA荧光传感器，使之不仅能够更加高效、快速的对分析物实现高选择性、高灵敏度分析，而且可以通过多波长信号对多种分析物进行同时分析，并成功应用于生物细胞内成像分析，进一步发挥其在环境监控和疾病早期诊断相关各种分析物的分析检测中的重要作用。.本项目基于这一思路，构建了多种非标记DNA荧光传感器，实现了具有重要生理功能及癌症标志物的荧光分析及肿瘤细胞内特定目标分析物的荧光成像。包括建立了荧光DNA适配体酶传感器的设计通法并用于干扰素的测定；建立了基于模拟辣根过氧化酶的DNA 酶-肽复合物测定Caspase 3 酶活性的比色分析法；建立了DNA-蛋白缀合物的分离纯化新方法并用于基于DNA适体传感器、竞争DNA杂化法定量检测可卡因和DNA。通过对聚集诱导荧光团二水杨醛腙的关键基团羟基进行化学修饰，我们实现了水溶液中-半乳糖苷酶活力、巯基和半胱氨酸的荧光增强型检测以及癌症细胞内分析物的荧光成像。基于水杨醛腙对金属离子的络合特性，设计合成了水溶液中铝离子的荧光比率型、焦磷酸根荧光增强型聚集诱导荧光探针；基于电荷相互作用，设计合成了肝素和鱼精蛋白的聚集诱导荧光探针。在金属离子荧光探针研究的基础上，我们进一步发现了罗丹明水杨醛腙以及结晶紫水杨醛腙-金属离子络合物的光致变色性能，并应用于紫外线强度测量和制作光印刷图案，为光响应荧光材料的研究奠定了基础。