基于DNA G-四链体识别的抗肿瘤分子筛选及结构设计研究进展

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电信号分子在电化学功能核酸生物传感器中的研究进展

电信号分子在电化学功能核酸生物传感器中的研究进展

电信号分子在电化学功能核酸生物传感器中的研究进展谢银侠;王蔚然;程楠;许文涛【摘要】电信号分子是应用于功能核酸电化学生物传感器中起着信号转换作用的具有电化学活性且能够和核酸相互作用或是可以标记在核酸链上的一类分子的统称.电信号分子对于功能核酸电化学生物传感器是必不可少的一部分,它对于电化学生物传感器检测的灵敏度和应用的普及性都至关重要.简要介绍了5大类电信号分子,即染料类电信号分子、金属有机配合物类电信号分子、纳米材料类电信号分子、类过氧化氢酶类电信号分子、有机小分子类电信号分子,详细阐述了这些电信号在功能核酸电化学生物传感器中的应用,主要从产生电信号的方式、实际应用以及每种电信号的使用优缺点进行分析,并对新的电信号分子的发现或设计进行了展望,以期对后续有关电信号的研究有借鉴作用.【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2019(035)005【总页数】13页(P157-169)【关键词】电信号分子;功能核酸电化学生物传感器;信号转换【作者】谢银侠;王蔚然;程楠;许文涛【作者单位】中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京100081;中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京100081;中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京100081;中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京100081【正文语种】中文核酸除了作为遗传物质的载体之外,还可以与一些天然存在或人工合成的小分子或离子结合,并发生构象的改变;或是在这些靶分子的存在下,具有类似蛋白酶的催化活性,可以催化底物发生切割或连接反应,这一类核酸称为功能核酸(Functional nucleic acids,FNAs)[1-2]。

FNAs 主要有两类[3],一类是与靶物质结合时可发生构象改变的适配体(Aptamer);另一类是有酶催化活性的脱氧核酶(DNAzyme)和G-四链体(富含腺嘌呤的DNA所形成的四链体结构)与氯化血红素的复合物(Hemin/G4)。

靶向乳腺癌的核酸适配体应用研究进展

靶向乳腺癌的核酸适配体应用研究进展

靶向乳腺癌的核酸适配体应用研究进展岳东芳;张迈鹤;徐兆超;赵海东【摘要】乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤,实现乳腺癌的早期诊断和早期治疗意义重大.核酸适配体是经过指数富集配体系统进化技术(systematic evolution of ligands by exponential enrichment, SELEX)筛选得到的寡核苷酸序列,在肿瘤诊断及治疗方面拥有良好的应用前景.本文对靶向乳腺癌的核酸适配体及适配体作为载体和探针在乳腺癌诊疗中的作用进行综述.%Breast cancer is the most common malignant tumors in women around the world, which causes serious damage to women's health.Therefore, it has the great significance to achieve early diagnosis and treatment for breast cancer.Aptamers are oligonucleotide sequences screened for the systematic evolution of ligands by exponential enrichment (SELEX) and have good application prospect in cancer diagnosis and treatment.In this paper, we review aptamers targeted breast cancer therapy to explore the role as a carrier or probe in the diagnosis of breast cancer and to provide a new perspective for breast cancer diagnosis and treatment.【期刊名称】《大连医科大学学报》【年(卷),期】2017(039)002【总页数】9页(P181-188,192)【关键词】乳腺癌;核酸适配体;指数富集配体系统进化技术;诊断【作者】岳东芳;张迈鹤;徐兆超;赵海东【作者单位】大连医科大学附属第二医院乳腺外科,辽宁大连 116027;中国科学院大连化学物理研究所生物技术研究部,辽宁大连 116023;大连医科大学,辽宁大连116044;中国科学院大连化学物理研究所生物技术研究部,辽宁大连 116023;大连医科大学附属第二医院乳腺外科,辽宁大连 116027【正文语种】中文【中图分类】R73-34乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤,占所有癌症种类的22.9%[1],也是导致女性癌症死亡的最主要原因,占所有女性癌症死亡患者的13.7%[2-3]。

g四链体结构

g四链体结构

g四链体结构什么是g四链体结构?g四链体结构是指由四个互补链组成的DNA或RNA分子的特殊结构。

在这种结构中,两个链是通过氢键相互连接的,形成双螺旋结构,而另外两个链则相互交叉连接成一个四链交叉点。

g四链体结构在细胞的DNA复制、RNA转录、基因调控等生物学过程中起着重要的作用。

形成g四链体结构的条件1.适当的碱基序列:g四链体结构的形成通常依赖于碱基序列中存在大量的鸟嘌呤(G)碱基。

G碱基在g四链体结构中起着核心作用,能够与其他G碱基形成氢键。

2.适当的离子环境:g四链体结构的形成需要一定的离子环境,特别是钠、钾离子等碱金属离子的存在可以稳定g四链体结构。

3.适当的温度:g四链体结构在适宜的温度下更容易形成,一般情况下,较低的温度有利于g四链体的稳定。

4.适当的 pH 值:酸碱度也是影响 g四链体结构形成的重要因素。

在适当的pH 值范围内,g四链体结构的形成更加稳定。

g四链体结构的生物学功能1.DNA复制和稳定性:g四链体结构在DNA复制过程中起到重要的保护作用,可以防止DNA末端的损耗和降解。

此外,g四链体结构还能够抑制酶的结合,从而保护DNA不受外界的损害。

2.RNA转录和调控:g四链体结构在RNA转录过程中起到调控基因表达的重要作用。

g四链体结构能够在转录过程中形成循环RNA(circRNA),circRNA具有更长的半衰期,能够稳定基因的表达水平。

3.基因治疗:g四链体结构在基因治疗中被广泛应用。

通过设计合适的g四链体结构,可以实现基因药物的靶向送达,提高疗效和减少副作用。

g四链体结构的研究进展1.结构解析:随着生物技术的发展,科学家们已经成功地解析了许多g四链体结构的高分辨率三维结构,揭示了g四链体结构的组装方式和稳定机制。

2.功能研究:通过蛋白质与g四链体结构的相互作用研究,科学家们发现了一些与g四链体结构相关的蛋白质,揭示了g四链体结构在细胞过程中的具体功能。

3.应用前景:g四链体结构的研究为开发基于g四链体的生物传感器、药物靶点等应用提供了基础。

小檗碱及其衍生物的抗癌机制研究进展

小檗碱及其衍生物的抗癌机制研究进展

小檗碱及其衍生物的抗癌机制研究进展朱学君;王译伟;张孝琴;王钦;张春;郭建敏【摘要】小檗碱又称黄连素,是一种异喹啉类季铵生物碱,具有抗菌抗炎、止泻、抗高血压、降血脂等作用.近年来研究发现小檗碱还有抗肿瘤的作用,而且毒副作用小,使得小檗碱在抗肿瘤研究方面前景更加广阔.但是小檗碱在肠道吸收较差,药理作用也还需要经临床研究进一步证实.近年来也有很多研究者对小檗碱的不同位点进行了结构修饰,期望得到水溶性更好,抗肿瘤活性更高的衍生物.本文就小檗碱及其衍生物的抗肿瘤机制的研究进展进行综述.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(045)017【总页数】4页(P3-6)【关键词】小檗碱;小檗碱衍生物;抗肿瘤机制;结构修饰【作者】朱学君;王译伟;张孝琴;王钦;张春;郭建敏【作者单位】西南医科大学, 四川泸州 646000;西南医科大学, 四川泸州 646000;西南医科大学, 四川泸州 646000;西南医科大学, 四川泸州 646000;西南医科大学, 四川泸州 646000;西南医科大学, 四川泸州 646000【正文语种】中文【中图分类】R914.5小檗碱来源于中国草本植物黄连和其他植物中,是一种异喹啉类季铵生物碱,分子式为[C20H18NO4]+,结构如图1,相对分子质量为336.37。

小檗碱为黄色针状结晶,游离的小檗碱可以溶于水,难溶于乙醚、苯、三氯甲烷等有机溶剂,其盐在水中溶解度也较小。

长期以来小檗碱被用作抗生素和抗菌剂,它有很多生物和药理活性,例如抗菌、免疫等活性[1]。

最近越来越多的研究表明,小檗碱的抗癌作用主要是因为它可以阻止并杀死癌细胞的扩散[2]。

小檗碱在体内均有一定程度的抗肿瘤活性,其抗肿瘤机制与直接的细胞毒作用,抑制肿瘤细胞增殖,诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤转移等方面因素[3]。

在临床上,低剂量的小檗碱也被认为是无毒的[4],但由于小檗碱的脂溶性差,难以透过细菌的细胞膜,口服较难吸收,抗肿瘤活性无法完全发挥,限制了其临床应用范围。

端粒酶抑制剂

端粒酶抑制剂

端粒酶抑制剂在肿瘤治疗中的最新研究进展摘要:端粒酶是一种特殊的逆转录酶,能以自身的 RNA为模板,反转录成端粒的重复单元TT AGGG加到人染色体末端,阻止端粒随细胞分裂而缩短,使细胞绕过衰老途径成为永生化细胞,导致人类肿瘤的发生。

以端粒酶为靶点,可以有多种治疗途径,本文主要介绍了端粒酶抑制剂的研究现状及新进展,重点对新型G ‐四联体稳定剂类端粒酶抑制剂、逆转录酶抑制剂及其他新型端粒酶抑制剂的研究进展进行介绍。

关键词:端粒酶抑制,G‐四联体,逆转录酶抑制剂,肿瘤,研究进展The newest research progress of the telomerase inhibitorsin cancer therapyKeywords:telomerase inhibitors,G-quadrplex DNA,Reverse transcriptase inhibitors,Tumor,research progress引言:端粒酶作为一种负责延长端粒的核蛋白逆转录酶,对于细胞染色体的稳定性和细胞活性的维持有重要作用,端粒酶的活性在正常组织中被抑制,而在恶性肿瘤细胞中其阳性率可达 84% ~95%,人体绝大部分恶性肿瘤的发生发展过程与端粒酶活性有非常紧密的联系,针对这一现象,并结合端粒酶本身的特点,人们开发出端粒酶抑制剂,应用不同端粒酶抑制剂针对端粒酶的不同组分及作用途径进行破坏或阻断,从而抑制端粒酶活性最终限制肿瘤的生长及发展,这是近年来国内外学者积极探索的一个方向。

1端粒与端粒酶概述端粒是位于真核细胞染色体末端的一种特殊结构,由DNA片段和蛋白组成,其主要功能是维护染色体的完整性,端粒长度随着有丝分裂逐渐缩短,当缩短至不能维护染色体稳定时,则导致细胞凋亡。

人端粒是染色体末端的一段富含GC 的重复序列,其生物学功能主要有:①保护染色体末端完整性;②参与染色体的定位和复制,保证细胞的正常分化与繁殖;③与细胞凋亡和永生化关系密切[1],在细胞分裂过程中,染色体末端逐渐缩短(图 1、2),当端粒缩短至l隔界值(4kb)以下时细胞趋向凋亡。

G-四链体结构及其应用的光谱学研究

G-四链体结构及其应用的光谱学研究

第38卷,第10期 光谱学与光谱分析Vol.38,No.10,pp383-3842 0 1 8年1 0月 Spectroscopy and Spectral Analysis October,2018 G-四链体结构及其应用的光谱学研究莫金钢1,周 俊2*1.长春师范大学生命科学学院,吉林长春 130032 2.南京大学生命分析化学国家重点实验室,江苏南京 210023摘 要 G-四链体是指一种由富含G碱基核酸序列通过G平面的π—π堆积形成的一种特殊的核酸二级结构。

本文介绍作者课题组利用光谱表征方法(紫外可见光吸收、圆二色、拉曼、核磁共振光谱等)在G-四链体结构研究领域的最新进展。

同时,对本组利用这些光谱技术研究G-四链体DNA酶的相关工作也一并介绍。

关键词 G-四链体;DNA酶;紫外光谱;圆二色光谱;拉曼光谱;核磁共振光谱文献标识码:A 文章编号:1000-0593(2018)10-0383-02 收稿日期:2018-04-30,修订日期:2018-07-01 基金项目:国家自然科学基金项目(21503229)资助 作者简介:莫金钢,1979年生,长春师范大学生命科学学院讲师 *通讯联系人 e-mail:jun.zhou@nju.edu.cn G-四链体是由富含G碱基的序列形成的一种特殊的核酸二级结构(见Scheme 1)。

研究表明富含G碱基的序列广泛分布在人类基因组中,参与很多重要的生物过程。

G-四链体的重要生物功能,以及基于其的催化性质都与结构密切相关。

因而,对其结构的表征非常重要。

Scheme 1 G-四链体示意图 紫外可见吸收光谱(UV)、圆二色光谱(CD)方法具有样品用量少、灵敏度高,检测速度快等优势,因而在G-四链体结构研究中起着举足轻重的作用。

UV常用来检测G-四链体的融解温度(Tm)和判断G-四链体的形成[1-2]。

Mergny等发现通过UV差谱(DNA未折叠与折叠时的差值)可以判断G-四链体的形成与否[2]。

荧光各向异性法均相筛选G-四链体配体

荧光各向异性法均相筛选G-四链体配体

荧光各向异性法均相筛选G-四链体配体王月霞;金燕【摘要】以5'端标记羧基荧光素的人端粒DNA(F-GDNA)片段作为核酸探针,基于F-GDNA与药物作用前后荧光各向异性值的改变,建立了一种筛选G-四链体配体的荧光各向异性法.当单链F-GDNA与能够使其形成稳定G-四链体的配体作用后,构型的转变引起体系荧光各向异性值的改变,由此可进行G-四链体配体的筛选.紫外-可见吸收光谱的结果表明黄连素与GDNA主要以嵌插或尾部堆积的方式作用.采用该方法对7种天然抗肿瘤药物进行筛选,并利用圆二色光谱验证了端粒DNA与药物作用前后的构型变化,结果表明该方法为筛选G-四链体配体提供了一种快速、简单、有效的途径.【期刊名称】《化学传感器》【年(卷),期】2012(032)004【总页数】6页(P33-38)【关键词】端粒DNA;G-四链体;荧光各向异性;G-四链体配体【作者】王月霞;金燕【作者单位】陕西师范大学化学化工学院,陕西西安710062【正文语种】中文0 引言近年来,对端粒、端粒酶及端粒酶抑制剂的研究已成为生命科学研究领域的热点之一,而G-四链体的发现与现代分子生物学技术对其与癌症关系的揭示,也为目前抗肿瘤药物的研究和开发提供了一个新的契机。

端粒是富含鸟嘌呤G的重复序列,人端粒DNA的重复序列为(TTAGGG)n,在一些金属离子和含有平面芳环结构的小分子存在的情况下,能够形成G-四链体结构[1~4]。

研究发现这种特殊结构的G-四链体DNA能够有效抑制端粒酶的活性。

因此,以端粒DNA为靶点来筛选能够诱导、稳定或识别G-四链体结构的小分子是研究开发抗肿瘤药物的重要途径之一[5]。

目前,许多技术如X-射线衍射、核磁共振(NMR)波谱法、圆二色(CD)光谱、质谱、荧光光谱、紫外-吸收光谱和电化学方法[6~14]都被用于小分子与G-四链体的相互作用研究中。

然而荧光偏振技术用于G-四链体的研究却相对较少[15~19]。

G-四链体的结构及其与小分子配体成复合物的结构研究进展

G-四链体的结构及其与小分子配体成复合物的结构研究进展

G-四链体的结构及其与小分子配体成复合物的结构研究进展姜志辉;张大志【摘要】通过与DNA的结合而从生物学源头阻止疾病的发生成为近年研究的热点,DNA G-四链体结构的发现以及分子生物学相关技术对其与癌症关系的揭示,为抗肿瘤药物的设计提供了一个良好的突破口.本文综述了近三年来G-四链体的结构及其与小分子配体成复合物的结构研究进展,有助于理解G-四链体与小分子配体的作用模式,以期为合理设计抗肿瘤药物有所帮助.%There was a research focus for the prevention of diseases by way of binding 1o DNA using small molecules. The discovery of structures of G-quadruplex and Us function related to cancer through modern molecular biology techniques provided a big chance for the design of anii-cancer drug. This article aimed to present recent advances for the slructures of G-quadruplex and these small binding molecules, which would contribute to understand these binding modes and thus provide a steady support in the rational design of anti-cancer drug.【期刊名称】《药学实践杂志》【年(卷),期】2012(030)004【总页数】7页(P241-247)【关键词】G-四链体;小分子配体;复合物结构【作者】姜志辉;张大志【作者单位】第二军医大学药学院有机化学教研室,上海200433;第二军医大学药学院有机化学教研室,上海200433【正文语种】中文【中图分类】R914恶性肿瘤是危害人类健康和生命的重大疾病,在抗肿瘤药物的众多研发路线上,以生物靶分子为基础进行抗肿瘤药物先导化合物的筛选成为抗肿瘤药物的研究热点之一[1]。

适配体传感器在肿瘤标志物检测中的研究进展

适配体传感器在肿瘤标志物检测中的研究进展

第31卷第5期化㊀学㊀研㊀究Vol.31㊀No.52020年9月CHEMICAL㊀RESEARCHSep.2020适配体传感器在肿瘤标志物检测中的研究进展周㊀倩,卢明华∗(河南大学化学化工学院,河南开封475004)收稿日期:2020⁃07⁃20.基金项目:河南省科技厅项目(202102310466).作者简介:周倩(1992-),女,讲师,研究方向为化学与生物传感.∗通讯联系人,E⁃mail:mhlu@henu.edu.cn.摘㊀要:肿瘤标志物检测具有操作便捷㊁非侵入性等优点,其结果可作为恶性肿瘤的诊断㊁疗效评估㊁复发及预后判断的重要依据.在诸多肿瘤标志物检测技术中,适配体传感器因其选择性好㊁灵敏度高等优点而备受关注.本文综述了近年来用于肿瘤标志物检测的适配体传感器研究进展,对该研究领域面临的挑战和未来前景进行了展望.关键词:适配体;适配体传感器;肿瘤标志物中图分类号:O65文献标志码:A文章编号:1008-1011(2020)05-0464-07ResearchprogressofaptasensorforthedetectionoftumormarkersZHOUQian LUMinghua∗CollegeofChemistryandChemicalEngineering HenanUniversity Kaifeng475004 Henan ChinaAbstract Tumormarkerdetectioniseasytooperateandnon⁃invasive.Theresultscanbeusedforthediagnosis,evaluationandprognosisofmalignanttumors.Amongtechnologiesfortumormarkerdetection,aptasensorhasattractedmuchattentionduetoitsgoodselectivityandhighsensitivity.Inthispaper,theresearchprogressofaptasensorsfordetectingtumormarkersinrecentyearswasreviewed,andthechallengesandfutureprospectsofthisresearchfieldwerealsodiscussed.Keywords:aptamer;aptasensor;tumormarker㊀㊀肿瘤标志物是肿瘤细胞本身存在或者由肿瘤细胞异常表达所产生的一类物质,常常存在于血清㊁细胞㊁尿液㊁体液或组织中,其含量变化可用于恶性肿瘤的诊断㊁疗效的评估㊁复发及预后的判断[1-3].肿瘤标志物检测具有敏感性强㊁操作便捷㊁非侵入性以及价格低廉等优点,对于肿瘤的预防㊁早期诊断㊁疾病监测和预后判断等具有重要作用,可有效弥补其他医学技术对肿瘤诊断㊁治疗及预后判断的不足.目前用于肿瘤标志物检测的分析方法主要包括免疫分析法和生物传感技术.免疫分析方法操作简单,但检测耗时较长且实验结果误差较大[4].生物传感器通过分子识别元件对目标物质进行特异性识别,并通过理化换能器和信号放大装置将生物信号转变为易于检测的信号,具有特异强㊁实时输出㊁设备简单等优点[5-7].分子识别元件的结合特性对于生物传感器的分析性能有重要影响.其中,抗体和酶是经典的生物传感识别元件,特异性强,但存在热稳定性差㊁制备纯化成本高昂等问题.近年来,核酸适配体作为一种新的分子识别元件,为生物传感器的发展注入了新的活力.核酸适配体是通过指数富集的配体系统进化技术(SELEX)筛选得到的一段特定核酸序列,能够折叠成各种二级结构和三级结构,并通过范德华力㊁氢键㊁形状匹配以及碱基堆积等作用特异性地识别并结合生物分子㊁细胞等目标物质[8-11].与传统的抗体识别相比,核酸适配体不仅具有良好的特异性及强的亲和力,还体现出一些独特的优势[12-14]:理论上,通过SEL⁃EX技术能够得到针对不同靶标的适配体序列,其目标物质包括离子㊁小分子㊁蛋白质以及细胞等,识别范围更广;其次,适配体具有良好的化学稳定性,不易受pH以及温度等环境因素的影响而变性,且能够实现可逆的变性与复性;此外,其能够通过化学合成,制备简单,价格低廉,且易于修饰和标记.基于上第5期周㊀倩等:适配体传感器在肿瘤标志物检测中的研究进展465㊀述优势,核酸适配体作为生物识别元件已广泛应用于生物分析㊁疾病诊断和癌症治疗等方面.目前,已经通过筛选技术获得癌胚抗原(CEA)㊁甲胎蛋白(AFP)和前列腺特异性抗原(PSA)等多种肿瘤标志物的核酸适配体序列,基于核酸适配体的肿瘤标志物检测方法也逐渐引起研究者们的关注.本文对近年来适配体传感器在肿瘤标志物检测中的研究进展进行综述,并对该领域面临的挑战和发展前景进行展望.1㊀荧光适配体传感器荧光适配体传感器是将核酸适配体作为生物识别元件,通过适配体与肿瘤标志物的特异性结合引起检测体系荧光信号的变化,从而实现对待测物的定性和定量分析.根据适配体与荧光基团的作用方式,可将荧光适配体传感器分为标记型和非标记型两大类.标记型荧光适配体传感器通常将荧光基团修饰在适配体的末端或者活性位点,通过适配体与目标物结合后发生的构象变化,改变荧光基团与猝灭剂的相对位置,从而引起检测体系荧光强度的变化.ZHAO等[15]将荧光团标记的适配体作为信标探针,利用MoS2纳米片对单链适配体的吸附作用以及优异的荧光猝灭能力构建了一种荧光适配体传感器用于癌胚抗原(CEA)的检测.适配体与目标物结合后发生构型转变,与MoS2纳米片分离,被猝灭的荧光信号得到恢复.该传感器在0.1 100μg㊃L-1浓度范围内对CEA表现出良好的信号响应,检测限为34ng㊃L-1.随着纳米技术的发展,金属纳米簇㊁量子点等性能优异的荧光纳米材料被开发并应用于荧光适配体传感器的构建.FANG等[16]采用CdSe/ZnS量子点作为荧光材料用于适配体的标记,并结合氧化石墨烯(GO)纳米片构建了基于目标物循环信号放大的荧光传感器用于前列腺特异性抗原(PSA)的检测.该传感器在0.1 3pg㊃L-1浓度范围内对PSA表现出良好的线性响应关系,检测限为0.05pg㊃L-1.XU等[17]合成了绿色和红色两种发射波长的金纳米簇,并将其分别作为甲胎蛋白(AFP)和癌胚抗原(CEA)适配体的荧光标记材料,构建了同时检测AFP和CEA的荧光适配体传感器.对不同肿瘤标志物的适配体标记不同发射波长的荧光材料,可实现多种肿瘤标志物的联合检测,有效避免假阳性检测结果的出现.与标记型相比,非标记型适配体传感器的构建不需要繁琐耗时的探针标记和纯化步骤,且能有效降低传感器制备的批间差异.CHEN等[18]基于适配体构建了一种即时生成铜纳米簇的无标记荧光适配体传感器用于CEA的检测.没有目标物存在的情况下,适配体与辅助互补链形成双链结构,作为模板用于铜纳米簇的形成,产生较强的荧光信号;目标物CEA存在的使得适配体无法形成双链DNA结构,荧光铜纳米簇无法生成,导致荧光信号减弱,该方法检出限低至0.0065μg㊃L-1.CHEN等[19]利用荧光物质硫磺素T(ThT)与末端脱氧核苷酰转移酶(TdT)介导生成的G⁃四链体结合,使荧光强度增强来检测PSA,该方法在0.1 80ng㊃L-1的浓度范围内对PSA有良好的信号响应,检出限为0.086ng㊃L-1.为了进一步提升传感器的灵敏度,LI等[20]在传感器的构建过程中引入杂交链式反应(HCR)进行信号放大,基于CdZnTeS量子点构建了一种荧光适配体传感器用于肿瘤标志物MUC1抗原的特异性检测.该方法利用目标物与适配体片段的结合打开发夹DNA链,并触发HCR反应形成长的DNA双链,大量猝灭剂嵌入其中,量子点的荧光信号得到恢复,从而实现对目标物MUC1的高灵敏检测.QIU等[21]设计了介孔二氧化硅(MSN)控制释放体系用于信号放大,封闭孔道的适配体与目标物结合后从MSN上分离,装载在介孔孔道中的葡萄糖分子被释放出来并被孔道外的葡萄糖氧化酶氧化,生成过氧化氢作为荧光猝灭剂,猝灭CdTe/CdSe量子点的荧光,从而实现对CEA的检测.2㊀比色型适配体传感器比色法是依据检测体系中有色物质在紫外可见光谱中的吸收值来检测目标物的分析方法,可通过肉眼进行定性和半定量分析,也可通过紫外可见分光光度计进行定量分析.凭借其肉眼可见的检测结果㊁无需复杂设备且易于实现即时检测等优点,比色分析法受到了研究者们的广泛关注[22-24].目前,基于适配体的比色型传感器用于肿瘤标志物检测的研究,主要通过贵金属纳米颗粒的等离子体效应和催化底物进行显色反应实现检测信号的输出.贵金属纳米颗粒的胶体溶液本身具有颜色且其显色受纳米材料的形貌和分散程度影响.在适配体传感器的构建过程中,可利用目标物直接或间接地影响纳米颗粒的形貌或分散情况,进而通过颜色改变实现定性和定量分析.例如,直径为13nm的金纳米颗粒(AuNPs)在520nm处有强吸收带(表面等离子带),胶体溶液呈现酒红色,当目标物直接或间接引起AuNPs的聚集,光不再能够使纳米粒子均466㊀化㊀学㊀研㊀究2020年匀极化,从而引起红移及表面等离子带变宽,此时AuNPs的溶液呈现蓝色[25].JIANG等[26]利用适配体设计了一种比色型传感器用于外泌体蛋白质的分析.适配体能够吸附在AuNPs表面,作为保护剂防止颗粒在盐溶液中发生聚集.当目标物存在时,适配体发挥其识别元件的作用于目标物结合并离开AuNPs表面,失去保护的AuNPs发生聚集使得溶液颜色发生变化,从而实现对目标物的检测.此外,纳米材料的表面形貌发生改变也会引起溶液的颜色变化.ZHANG等[27]基于金银核壳纳米棒设计了一种磁控比色型适配体传感器用于外泌体的检测,修饰在磁珠上的适配体作为分子探针识别并捕获目标外泌体,进而在磁珠表面触发杂交链式反应(HCR),形成大量碱性磷酸酶(ALP)标记的DNA长链,催化生成大量的抗坏血酸(AA)作为还原剂刻蚀金银核壳纳米棒表面的银壳,使得溶液颜色发生变化,从而实现对外泌体的可视化检测.另一类比色型适配体传感器是基于生物酶或模拟酶催化显色反应进行的,其中酶促反应还能表现出信号放大效应,有助于传感器灵敏度的有效提升.辣根过氧化物酶(HRP)可催化过氧化氢参与的反应体系,得到具有特定颜色或者荧光的产物.例如,四甲基联苯胺(TMB)可被氧化生成蓝色氧化产物㊁邻苯二胺(OPD)可被氧化生成橘黄色产物,由于TMB㊁OPD等被氧化前后发生明显颜色变化,因而能够通过比色法甚至肉眼进行分辨.HUANG等[28]基于HRP催化TMB显色反应构建了比色型适配体传感器用于外泌体的检测.通过微孔板上修饰的抗体捕获目标物并形成夹心型信号响应模式,将适配体和引物DNA修饰的纳米金颗粒固定到微孔板上,在末端脱氧核苷酰转移酶(TdT)的延长作用下生成生物素标记的DNA长链,进而捕获大量亲和素标记的HRP用于催化TMB显色反应,从而实现对目标物外泌体的高灵敏检测.近期研究发现,除了生物酶之外,许多纳米材料以及特定的DNA纳米结构(如hemin⁃G四连体)等也能表现出类过氧化物酶活性,为生物传感器的发展注入了新的活力.SHAHBAZI等[29]基于hemin⁃G四连体结构设计了一种比色型适配体传感器用于CEA的检测.适配体DNA链可与精心设计的辅助DNA链结合,阻止G四连体结构的形成,当目标物存在时,适配体与目标物结合,辅助DNA的首尾结构组合折叠,结合hemin后形成hemin⁃G四连体结构并表现出类过氧化物酶活性,催化2,2ᶄ⁃联氮双(3⁃乙基苯并噻唑啉⁃6⁃磺酸)二铵盐(ABTS)生成绿色氧化产物,引起溶液颜色变化,实现对目标物的测定.PENG等[30]进一步在反应体系中引入链置换反应(SDR)用于信号放大,目标物与适配体的结合触发SDR反应,在体系中形成大量的富含G碱基的自由DNA链,与hemin结合后形成hemin⁃G四连体结构,催化体系中TMB显色,根据体系吸光度变化实现目标物MUC1的定量检测.ZHANG等[31]将合成的Fe3O4@C核壳纳米线作为过氧化物模拟酶并在其表面修饰适配体序列,构建了夹心型比色传感器用于肿瘤标志物血小板源性生长因子(PDGF⁃BB)的检测.利用Fe3O4@C纳米线的模拟酶催化性能,可实现10fmol㊃L-1到100nmol㊃L-1范围内对PDGF⁃BB的良好响应;若在该体系中进一步引入hemin⁃G四连体结构,该方法检出限可由10fmol㊃L-1降至50amol㊃L-1.3㊀电化学适配体传感器电化学适配体传感器是采用适配体作为特异性识别元件的电化学传感技术,响应速度快,灵敏度高,操作简单,并具有良好的特异性[32-34].根据检测信号的不同,可以将用于肿瘤标志物检测的电化学适配体传感器分为电流型㊁阻抗型等.OU等[35]采用四面体DNA纳米结构⁃适配体组合作为识别元件探针和花样纳米酶/辣根过氧化物酶作为信号纳米探针,构建了一种夹心型电化学适配体传感器用于人类表皮生长因子受体2(HER2)的检测.该方法线性范围为0.1 100.0μg㊃L-1,检出限为0.08μg㊃L-1.ZHU等[36]基于滚环扩增(RCA)与铜纳米颗粒模板化生长构建了一种超灵敏㊁高选择性的电化学适配体传感器用于PSA的检测.该方法通过适配体与目标物PSA之间的特异性作用将适配体和引物DNA链共修饰的金纳米颗粒固定到PSA抗体标记的微孔板上,进而通过RCA反应生成大量聚胸腺嘧啶模板用于铜纳米颗粒的生长,随后通过溶出伏安法实现信号的输出.在优化的条件下,该方法能在0.05pg㊃L-1到500pg㊃L-1的浓度范围内实现对PSA的良好响应,检出限为(0.020ʃ0.001)pg㊃L-1.GAO等[37]设计了一种基于双适配体发夹DNA结构的电化学传感器用于microRNA⁃16(miR⁃16)和甲胎蛋白(AFP)的联合检测.该发夹结构同时包含miR⁃16的互补序列和AFP适配体序列,可以同时捕获miR⁃16和AFP.miR⁃16的存在使得发夹结构被解锁,其末端修饰的亚甲基蓝(MB)信号分子远离电极表面,从而引起MB电化学信号的降低.AFP的存在可将刀豆蛋白A(ConA)修饰的银纳米颗粒(AgNPs)固定在电极表面,从而出现AgNPs的电化学信号.第5期周㊀倩等:适配体传感器在肿瘤标志物检测中的研究进展467㊀因此,通过监测MB和AgNPs电化学信号的变化情况可以轻松实现miRNA⁃16和AFP的同时检测.与传统的单一生物标志物检测方法相比,该检测策略可以通过监测两种血清学生物标志物提高肝细胞癌诊断的准确性.ZHOU等[38]提出了一种阻抗型电化学适配体传感器用于分化抗原44(CD44)的检测.通过金巯键固定在金电极表面的适配体与目标物作用之后发生构型改变,影响了[Fe(CN)6]3-/4-向电极表面的扩散过程,使得体系的阻抗值发生变化,从而实现对目标物的检测.该方法无需标记,操作简单,线性范围为0.1 1000μg㊃L-1,检出限为0.087μg㊃L-1(S/N=3).4㊀光电化学适配体传感器光电化学(PEC)传感是结合电化学测试平台和光化学反应发展起来的新兴检测技术,采用两种不同的能量分别作为激发源(光源)和检测信号(电信号),能够有效降低背景信号,且由于具有灵敏度高㊁操作简单㊁易与微型化等优点,在肿瘤标志物的超灵敏检测方面有着巨大的应用前景.PEC适配体传感器采用适配体作为生物识别元件,在光电活性材料产生光电流的基础上,当外界电子给体/受体的性质㊁浓度等发生变化,或是由于材料本身内部的㊁表面的性质发生变化时,都会对光电信号产生影响;当光电活性材料作为生物功能化探针与目标分子结合引起表面性质的改变,或是目标分子使得环境中电子给体或受体浓度发生变化时,即可引起材料光电流的大小或性质变化,从而建立待测物与光电信号之间的定量关系.TIAN等[39]构建了一种竞争型PEC适配体传感器用于MUC1的检测,利用电化学阳极氧化技术在钛箔上合成TiO2纳米管(TiO2NTs),在其表面电沉积金纳米粒子,以提高其导电性和生物相容性,并通过金巯键固定大量的MUC1适配体.CdTe量子点标记的辅助DNA链通过碱基互补作用结合在TiO2NTs表面,敏化TiO2形成较强的光电流信号.目标物与适配体发生竞争后结合后,CdTe量子点从TiO2NTs表面分离,从而引起光电流信号的变化.ZHANG等[40]基于Br㊁N共掺杂的TiO2/CdS复合结构构建了一种新型PEC适配体传感器用于CEA的超灵敏检测.Br㊁N共掺杂可使将TiO2的带隙宽度从3.2eV降低到2.88eV,且光吸收范围明显拓宽.目标物的存在使得原本锁闭的发夹结构被打开,结合外切酶III(Exo⁃III)辅助循环策略,形成大量巯基修饰的单链DNA,与光敏电极上的发夹结构DNA反应,并将CdS量子点捕获到TiO2表面,形成Br㊁N共掺杂的TiO2/CdS复合结构,显著提高TiO2的光电转换效率,实现光电流信号的显著提升.该方法在优化的条件下,可实现1pg㊃L-1到1μg㊃L-1浓度范围内CEA的良好响应,检出限为0.46pg㊃L-1.为了进一步简化电极表面的修饰过程,研究者们提出了将生物识别过程与光敏电极分离的分体式光电化学传感策略:将生物识别过程从电极表面分离到微孔板等其他基质或者基于磁性纳米颗粒的准均相反应体系中进行.ZHANG等[41]以CoOOH覆盖的g⁃C3N4/CuInS2作为电极材料,建立了一种信号增强型PEC适配体生物传感器用于CEA的检测.CoOOH作为遮光材料,可有效抑制g⁃C3N4/CuInS2的光电信号.目标物存在时,磁珠表面的适配体与其结合,并触发杂交链式反应(HCR)在磁珠表面的进行,形成大量碱性磷酸酶(ALP)标记的DNA长链.生物反应体系中催化生成的抗坏血酸(AA)能够刻蚀电极表面的CoOOH并暴露底层的g⁃C3N4/CuInS2,引起光电流信号的有效回升.在优化的实验条件下,该方法在0.02 40μg㊃L-1的浓度范围内对CEA表现出良好的信号响应,检出限为5.2ng㊃L-1.LI等[42]构建了一种独特的分体式光电化学适配体传感器用于CEA的检测.通过适配体连接的Fe3O4@SiO2@CdS⁃DNA1与SiO2⁃Au⁃DNA2在液相中形成三明治状结构,其中,SiO2⁃Au⁃DNA2的位阻效应很大程度上抑制了光电活性材料CdS在ITO电极表面的光电子转移;目标物存在时,可与适配体进行竞争性结合,导致三明治结构解离,光电信号得到恢复.该方法可实现1 6000ng㊃L-1浓度范围内CEA的良好响应,检出限为0.3ng㊃L-1.5㊀结论和展望本文综述了近年来适配体传感器在肿瘤标志物检测中的研究进展(表1).适配体的出现及其筛选技术的不断发展为肿瘤标志物的特异性检测提供了新的途径.以适配体为生物识别元件,结合具有特殊光㊁电性能的纳米材料构建适配体传感器,可以有效提高检测方法的选择性和灵敏度.目前,适配体传感器在肿瘤标志物检测中的研究已经取得了一定的进展,但仍然面临着诸多挑战.首先,单一检测某种肿瘤标志物对于癌症早期诊断的特异性及敏感性往往不足,其定量结果尚难以成为癌症发生的准确判断依据.采用合理的手段实现多种肿瘤标志物的联合检测,以优势互补提高诊断准确性,是突破该瓶颈的理想手段.其次,适配体传感器如何有效克服非特异性吸附所带来的假阳性信号,仍然是实际样品中进468㊀化㊀学㊀研㊀究2020年行肿瘤标志物快速检测的重要挑战.随着适配体筛选技术以及纳米传感技术的不断发展,适配体传感器必将成为肿瘤标志物快速检测的有力工具,为癌症早期诊断和预后监测提供重要技术支持.表1㊀不同适配体传感器对肿瘤标志物的分析性能对比Table1㊀Comparisonofanalyticalpropertiesofdifferentaptasensorsfortumormarkerdetection方法/材料分析物线性范围检测限参考文献荧光⁃标记型/MoS2纳米片CEA0.1 100μg㊃L-134ng㊃L-1[15]荧光⁃标记型/量子点PSA0.1 3pg㊃L-10.05pg㊃L-1[16]荧光⁃标记型/金纳米簇AFP0.5 60μg㊃L-10.16μg㊃L-1[17]CEA0.5 120μg㊃L-10.21μg㊃L-1荧光⁃非标记型/铜纳米簇CEA0.01 2μg㊃L-10.0065μg㊃L-1[18]荧光⁃非标记型/硫磺素TPSA0.1 80ng㊃L-10.086ng㊃L-1[19]荧光⁃非标记型/量子点MUC10.2 100μg㊃L-10.13μg㊃L-1[20]荧光⁃非标记型/量子点CEA0.05 20μg㊃L-16.7ng㊃L-1[21]比色⁃非催化/金银核壳纳米棒外泌体1.4ˑ103 2.8ˑ105particles/μL1.6ˑ102particles/μL[27]比色⁃催化型/HRP外泌体9.75ˑ103 1.95ˑ106particles/μL6.7ˑ103particles/μL[28]比色⁃催化型/hemin⁃G四连体CEA1 50μg㊃L-11μg㊃L-1[29]比色⁃催化型/hemin⁃G四连体MUC10.1 1000nmol㊃L-135pmol㊃L-1[30]比色⁃催化型/Fe3O4@C纳米线PDGF⁃BB0.01 100nmol㊃L-110fmol㊃L-1[31]电化学⁃DPV/Mn3O4⁃Pd@Pt⁃HRPHER20.1 100.0μg㊃L-10.08μg㊃L-1[35]电化学⁃DPSV/铜纳米颗粒PSA0.05 500pg㊃L-1㊀(0.020ʃ0.001)pg㊃L-1[36]电化学⁃DPV/银纳米颗粒⁃亚甲基蓝miRNA⁃16AFP50 2000nmol㊃L-10.05 10μg㊃L-10.14nmol㊃L-18.76ng㊃L-1[37]电化学⁃阻抗型CD440.1 1000μg㊃L-10.087μg㊃L-1[38]光电化学/TiO2⁃金⁃量子点MUC10.002 0.2mmol㊃L-10.52nmol㊃L-1[39]光电化学/Br,N掺杂TiO2⁃CdSCEA1pg㊃L-1 1μg㊃L-10.46pg㊃L-1[40]光电化学/CoOOH⁃C3N4⁃CuInS2CEA0.02 40μg㊃L-15.2ng㊃L-1[41]光电化学/Fe3O4⁃SiO2⁃CdS/SiO2⁃AuCEA1 6000ng㊃L-10.3ng㊃L-1[42]参考文献:[1]STENMANUH.Validatingserummarkersformonitoringofcancer[J].ClinicalChemistry,2013,59(1):4-5.[2]徐永仲.三种肿瘤标志物化学发光免疫检测方法的建立[D].长春:长春理工大学,2018.XUYZ.Establishmentofchemiluminescentimmunoassaymethodsforthreetumormarkers[D].Changchun:ChangchunUniversityofScienceandTechnology,2018.[3]BASILCF,ZHAOYD,ZAVAGLIAKT,etal.Commoncancerbiomarkers[J].CancerResearch,2006,66(6):2953-2961.[4]彭艳,叶泰,曹慧,等.适配体传感器检测抗生素的研究进展[J].工业微生物,2019,49(1):55-60.PENGY,YET,CAOH,etal.Advancesinaptasensorforthedetectionofantibiotics[J].IndustrialMicrobiology,2019,49(1):55-60.[5]RENX,MAH,ZHANGT,etal.Sulfur⁃dopedgraphene⁃basedimmunologicalbiosensingplatformformultianalysisofcancerbiomarkers[J].ACSAppliedMaterials&Interfaces,2017,9(43):37637-37644.[6]YANGT,LIC,HEJ,etal.RatiometricallyfluorescentelectrospunnanofibrousfilmasaCu2+⁃mediatedsolid⁃phaseimmunoassayplatformforbiomarkers[J].AnalyticalChemistry,2018,90(16):9966-9974.[7]ZHANGK,LVS,LUM,etal.Photoelectrochemicalbiosensingofdiseasemarkeronp⁃typeCu⁃dopedZn0.3Cd0.7SbasedonRCAandexonucleaseIIIamplification[J].BiosensorsandBioelectronics,2018,117:590-596.[8]TUERKC,GOLDL.Systematicevolutionofligandsbyexponentialenrichment:RNAligandstobacteriophageT4DNApolymerase[J].Science,1990,249(4968):505-510.[9]ELLINGTONAD,SZOSTAKJW.InvitroselectionofRNAmoleculesthatbindspecificligands[J].Nature,1990,346(6287):818-822.[10]YOUKM,SANGHL,IMA,etal.Aptamersasfunctionalnucleicacids:Invitroselectionand第5期周㊀倩等:适配体传感器在肿瘤标志物检测中的研究进展469㊀biotechnologicalapplications[J].Biotechnology&BioprocessEngineering,2003,8(2):64-75.[11]STOLTENBURGR,REINEMANNC,STREHLITZB.SELEX⁃A(r)evolutionarymethodtogeneratehigh⁃affinitynucleicacidligands[J].BiomolecularEngineering,2007,24:381-403.[12]HERRJK,SMITHJE,MEDLEYCD,etal.Aptamer⁃conjugatednanoparticlesforselectivecollectionanddetectionofcancercells[J].AnalyticalChemistry,2006,78(9):2918-2924.[13]HSUCL,LIENCW,WANGCW,etal.Immobilizationofaptamer⁃modifiedgoldnanoparticlesonBiOClnanosheets:Tunableperoxidase⁃likeactivitybyproteinrecognition[J].BiosensorsandBioelectronics,2016,75:181-187.[14]CHENW,ZENGW,SUNJ,etal.Constructionofanaptamer⁃SiRNAchimera⁃modifiedtissue⁃engineeredbloodvesselforcell⁃type⁃specificcaptureanddelivery[J].ACSNano,2015,9(6):6069-6076.[15]ZHAOL,CHENGM,LIUG,etal.Afluorescentbiosensorbasedonmolybdenumdisulfidenanosheetsandproteinaptamerforsensitivedetectionofcarcinoembryonicantigen[J].SensorsandActuatorsB:Chemical,2018,273:185-190.[16]FANGB,WANGC,LIC,etal.AmplifiedusingDNaseIandaptamer/grapheneoxideforsensingprostatespecificantigeninhumanserum[J].SensorsandActuatorsB:Chemical,2017,244:928-933.[17]XUS,FENGX,GAOT,etal.AptamerinducedmulticolouredAuNCs⁃MoS2 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sdiagnosis[J].ACSNano,2019,13(11):13325-13332.[25]张娟.肿瘤标志物的可视化检测[D].济南:济南大学,2016.ZHANGJ.Detectionoftumormarkerswithnakedeye[D].Jinan:UniversityofJinan,2016.[26]JIANGY,SHIM,LIUY,etal.Aptamer/AuNPbiosensorforcolorimetricprofilingofexosomalproteins[J].AngewandteChemieInternationalEdition,2017,56:1-6.[27]ZHANGY,WANGD,YUES,etal.Sensitivemulticolorvisualdetectionofexosomesviadualsignalamplificationstrategyofenzyme⁃catalyzedmetallizationofAunanorodsandhybridizationchainreaction[J].ACSSensors,2019,4:3210-3218.[28]HUANGZ,LINQ,YEX,etal.Terminaldeoxynucleotidyltransferasebasedsignalamplificationforenzyme⁃linkedaptamer⁃sorbentassayofcolorectalcancerexosomes[J].Talanta,2020,218:121089.[29]SHAHBAZIN,HOSSEINKHANIS,RANJBARB.AfacileandrapidaptasensorbasedonsplitperoxidaseDNAzymeforvisualdetectionofcarcinoembryonicantigeninsaliva[J].SensorsandActuatorsB:Chemical,2017,253:794-803.[30]PENGY,WUS,SUNZ,etal.MultiplesignalamplificationviacouplingDNAzymewithstranddisplacementreactionforsensitivecolorimetricanalysisofMUC1[J].SensorsandActuatorsB:Chemical,2020,313:128046.[31]ZHANGR,LUN,ZHANGJ,etal.Ultrasensitiveaptamer⁃basedproteinassaysbasedonone⁃dimensionalcore⁃shellnanozymes[J].BiosensorsandBioelectronics,2020,150:111881.[32]CUIM,WANGY,JIAOM,etal.Mixedself⁃assembled470㊀化㊀学㊀研㊀究2020年aptamerandnewlydesignedzwitterionicpeptideasantifoulingbiosensinginterfaceforelectrochemicaldetectionofalpha⁃fetoprotein[J].ACSSensors,2017,2(4):490-494.[33]CHEND,WANGD,HUX,etal.ADNAnanostructuredbiosensorforelectrochemicalanalysisofHER2usingbioconjugateofGNR@PdSSs⁃Apt⁃HRP[J].SensorsandActuatorsB:Chemical,2019,296:126650.[34]CHENJ,HUW,WEIJ,etal.Anelectrochemicalaptasensingplatformforcarbohydrateantigen125basedontheuseofflower⁃likegoldnanostructuresandtarget⁃triggeredstranddisplacementamplification[J].MicrochimicaActa,2019,186:388.[35]OUD,SUND,LINX,etal.Adual⁃aptamer⁃basedbiosensorforspecificdetectionofbreastcancerbiomarkerHER2viaflower⁃likenanozymesandDNAnanostructures[J].JournalofMaterialsChemistryB,2019,7:3661-3669.[36]ZHUY,WANGH,WANGL,etal.Cascadesignalamplificationbasedoncoppernanoparticle⁃reportedrollingcircleamplificationforultrasensitiveelectrochemicaldetectionoftheprostatecancerbiomarker[J].ACSAppliedMaterials&Interfaces,2016,8(4):2573-2581.[37]GAOT,ZHIJ,MUC,etal.One⁃stepdetectionfortwoserologicalbiomarkerspeciestoimprovethediagnosticaccuracyofhepatocellularcarcinoma[J].Talanta,2018,178:89-93.[38]ZHOUJ,CHENGK,CHENX,etal.DeterminationofsolubleCD44inserumbyusingalabel⁃freeaptamerbasedelectrochemicalimpedancebiosensor[J].Analyst,2020,145(2):460-465.[39]TIANJ,HUANGT,LUJ.Aphotoelectrochemicalaptasensorformucin1basedonDNA/aptamerlinkingofquantumdotsandTiO2nanotubearrays[J].AnalyticalMethods,2016,8:2375-2382.[40]ZHANGY,LIM,WANGH,etal.SupersensitivephotoelectrochemicalaptasensorbasedonBr,N⁃codopedTiO2sensitizedbyquantumdots[J].AnalyticalChemistry,2019,91:10864-10869.[41]ZHANGK,LVS,ZHOUQ,etal.CoOOHnanosheets⁃coatedg⁃C3N4/CuInS2nanohybridsforphotoelectrochemicalbiosensorofcarcinoembryonicantigencouplinghybridizationchainreactionwithetchingreaction[J].SensorsandActuatorsB:Chemical,2020,307:127631.[42]LIJ,XUL,SHENY,etal.Superparamagneticnanos⁃tructuresforsplit⁃typeandcompetitivemodephotoelectrochemicalaptasensing[J].AnalyticalChemistry,2020,92:8607-8613.[责任编辑:吴文鹏]。

Galectin-4与肿瘤相关性的研究进展

Galectin-4与肿瘤相关性的研究进展

Galectin-4与肿瘤相关性的研究进展王李秦;魏绪仓【摘要】Galectin-4是半乳凝集素(galectins)亚家族成员,广泛分布于各种动植物组织中,并参与各种如细胞增殖、凋亡、黏附、信号转导等功能.近几年,Galectin-4在生理及病理过程中所起的作用正日益受到人们的重视.目前发现Galectin-4的低表达与结肠癌、肝癌、肺癌、尿路上皮癌等多种肿瘤的预后不良相关,有望成为判断肿瘤预后的可靠检测指标.【期刊名称】《现代检验医学杂志》【年(卷),期】2019(034)001【总页数】4页(P161-164)【关键词】半乳凝集素-4;肿瘤【作者】王李秦;魏绪仓【作者单位】西安医学院,西安 710068;陕西省人民医院血液病研究室,西安710068;陕西省人民医院血液病研究室,西安 710068【正文语种】中文【中图分类】R730.43目前发现的半乳凝集素(galectins)共有15个家族成员,广泛存在于各种生物体内,包括脊椎动物、无脊椎动物,甚至原生生物中[1]。

每个galectin都含有1个或2个糖识别结构域(CRD),根据CRD组成的不同可将galectins分为3个亚家族:①原型galectin:含有一个CRD,包括galectin-1,2,5,7,10,11,13,14,15;②串联重复型galectin:含两个不同但同源的CRDs,包括galectin-4,6,8,9,12;③嵌合型galectin:只有Galectin-3,它含有一个C末端的单一CRD结构域和一个长的N末端结构域。

其中,galectin-4广泛表达于各种正常组织和肿瘤组织中,参与多种生理和病理过程,如细胞增殖、凋亡、黏附、信号转导、免疫应答、炎症反应的激活及前体mRNA剪接作用的调节[2-5]。

本文将从galectin-4的生物学特性开始探讨,阐明它与各系统肿瘤之间的关系。

1 galectin-4的生物学特性galectin-4属于串联重复型galectin,是一个32KDa的糖蛋白,隶属于动物外源凝集素家族。

G-四链体核酸的生物学功能

G-四链体核酸的生物学功能

收稿日期:2013-09-22基金项目:北京分子科学国家实验室开放课题基金(2012年度);河南省教育厅科学技术研究重点项目(13A180328)*通信作者:E-mail: changtj@G-四链体核酸的生物学功能常天俊*,李 刚,李卫国(河南理工大学资源环境学院,焦作 454000)摘要:G-四链体是由富含鸟嘌呤的DNA 或RNA 折叠形成的高级结构。

可形成G-四链体的序列在人基因组中广泛分布,涉及DNA 复制、端粒维持、基因表达与调控以及遗传不稳定性等过程。

研究发现有些化学合成的G-四链体序列也具有生物活性,如核仁素的核酸适体AS1411具有抑制恶性肿瘤增殖活性。

G-四链体的生物学功能研究对于恶性疾病的发病机理和靶向治疗,以及设计开发核酸类抗癌药物有重要意义。

关键词:G-四链体;功能核酸;核酸适体;分子识别The biological functions of G-quadruplex nucleic acidsCHANG Tianjun *, LI Gang, LI Weiguo(School of Resources and Environment Engineering, He’nan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China)Abstract: G-quadruplexes (G4s) are four-stranded DNA or RNA secondary structures formed in special G-riching sequences. Putative G-quadruplex-forming sequences are highly prevalent in human genome, involved in DNA replication, telomere maintenance, gene expression and regulation, and genetic instability. Synthetic G-quadruplexes also have important biological functions, e.g., AS1411 is reported as an anti-nucleolin aptamer and has cancer-selective antiproliferative activity. Therefore, studying the biological functions of G-quadruplexes is very important for the pathogenesis and targeted therapy of malignancies, and for the design and development of nucleic acids anti-cancer drugs.Key Words: G-quadruplex; functional nucleic acid; aptamer; molecular recognitionG-四链体(G-quadruplex)是由富含串联重复鸟嘌呤(G)的DNA 或RNA 折叠形成的高级结构。

端粒和端粒酶的研究进展

端粒和端粒酶的研究进展

3
端粒长度和端粒酶活性与多种疾病(如癌症、衰 老相关疾病等)的发生和发展密切相关。
03 端粒酶的类型、分布及调 控机制
端粒酶的类型与分布
端粒酶的类型
根据结构和功能不同,端粒酶主要分为两种类型,即端粒酶逆 转录酶(TERT)和端粒酶RNA(TERC)。其中,TERT具有催 化活性,而TERC则作为模板参与端粒DNA的合成。
基因组学和转录组学分析
通过基因组学和转录组学技术,全面分析端粒和端粒酶相关基因在 细胞中的表达谱和调控网络。
06 展望与未来研究方向
端粒和端粒酶研究的挑战与机遇
挑战
端粒和端粒酶的研究仍面临许多技术 上的挑战,如难以在体内直接观测端 粒长度和端粒酶活性,以及缺乏特异 性高的端粒酶抑制剂等。
机遇
随着基因编辑、高通量测序等新技术的 发展,端粒和端粒酶的研究将迎来新的 机遇,有望更深入地揭示其在细胞衰老 、肿瘤发生等领域的作用机制。
端粒和端粒酶在肿瘤发生和发展中扮演重要 角色,因此针对端粒和端粒酶的靶向药物研 发有望为肿瘤治疗提供新的策略和方法。
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的风险。
端粒酶在肿瘤细胞中的活性
02 端粒酶在多数肿瘤细胞中被重新激活,以维持端粒长
度,促进肿瘤细胞的无限增殖。
端粒酶抑制剂与肿瘤治疗
03
针对端粒酶的抑制剂已成为潜在的肿瘤治疗策略,通
过抑制端粒酶活性来诱导肿瘤细胞衰老或凋亡。
端粒和端粒酶在衰老相关疾病中的作用
01
端粒缩短与衰老
端粒缩短被认为是衰老的生物标 志物之一,与多种衰老相关疾病 的发生发展密切相关。
03
疗也具有重要意义。
国内外研究现状及发展趋势

陕西师范大学届本科生毕业论文(设计)选题登记表-陕西师范大学化学

陕西师范大学届本科生毕业论文(设计)选题登记表-陕西师范大学化学
41107290
赵浩
化学创新2班
灵敏传感一氧化氮共轭聚合物的设计合成
唐艳丽
教授
41107305
周颖
化学创新2班
靶向抗菌共轭聚合物的设计合成
41107126
孙宝园
化学3班
灵敏检测硫化氢共轭聚合物的设计合成
41107291
贺林昀
化学创新2班
新型抗菌阳离子寡聚物的设计合成
41107139
韩梅
化学3班
基于共轭聚合物的新型DNA传感方法的研究
应用化学1班
功能化石墨烯的制备及在细胞分离中的应用
张静
教授
41107146
李凯琳
化学3班
糖蛋白分子印迹聚合物的合成及应用
41107174
张民新
应用化学1班
分子印迹光子晶体水凝胶的制备
41107165
马瑞
应用化学1班
氨基功能化石墨烯的制备及在食品中重金属参留分析中的应用
41107138
刘佳
化学3班
超微电极的制备和表征
41107055
陈才
化学2班
细胞三维培养系统的制作
段新瑞
研究员
41107075
袁莉
化学2班
三维细胞培养磁性微球的制备
41107096
党佩
化学2班
三维电纺丝细胞支架的制备
41107088
吕亚男
化学2班
复合共轭聚合物纳米粒子制备
41107077
段丽丽
化学2班
纳米粒子表面修饰及其分析应用
41107164
莫秀芳
基于链替代信号放大检测端粒酶活性的研究
金燕
教授
41107012

杂交链式反应在生物传感探针设计方面的应用

杂交链式反应在生物传感探针设计方面的应用

杂交链式反应在生物传感探针设计方面的应用杨婵;王瑞嘉;何婧琳;肖慧;邓伟;向建南;曹忠【摘要】杂交链式反应(Hybridization chain reaction,HCR)是一种新型的信号扩增技术,它利用分子识别和杂交反应依次打开多个发卡探针,得到累计信号,实现选择性检测靶分子的目的.其特点是整个反应过程无酶参与,避免了非特异性扩增对分析结果的影响,且反应条件温和,易控制.基于这些特点,HCR受到了研究人员广泛的关注,并结合各种DNA探针用于检测各种目标物,如:DNA、蛋白质、生物小分子、金属离子等等.该文总结了近些年来HCR反应在生物传感探针设计方面的应用.【期刊名称】《化学传感器》【年(卷),期】2017(037)003【总页数】9页(P8-16)【关键词】杂交链式反应;生物传感器;DNA探针;应用【作者】杨婵;王瑞嘉;何婧琳;肖慧;邓伟;向建南;曹忠【作者单位】长沙理工大学化学与生物工程学院,电力与交通材料保护湖南省重点实验室,微纳生物传感与食品安全检测协同创新中心,湖南长沙410114;湖南大学化学化工学院,化学生物传感与计量学国家重点实验室,湖南长沙410082;长沙理工大学化学与生物工程学院,电力与交通材料保护湖南省重点实验室,微纳生物传感与食品安全检测协同创新中心,湖南长沙410114;长沙理工大学化学与生物工程学院,电力与交通材料保护湖南省重点实验室,微纳生物传感与食品安全检测协同创新中心,湖南长沙410114;湖南大学化学化工学院,化学生物传感与计量学国家重点实验室,湖南长沙410082;湖南大学化学化工学院,化学生物传感与计量学国家重点实验室,湖南长沙410082;长沙理工大学化学与生物工程学院,电力与交通材料保护湖南省重点实验室,微纳生物传感与食品安全检测协同创新中心,湖南长沙410114【正文语种】中文0 引言生物传感器是一种结合了生物敏感元件、物理化学信号转换器和电子信号处理器的新兴仪器,其工作原理是将生物敏感元件在发生特异性反应时所产生的信号经由物理化学信号转化器,转化为光、电、声等易被检测到的信号,最终通过换算等手段获知待测物的有关信息[1]。

四螺旋DNA结构你听说过没有

四螺旋DNA结构你听说过没有

四螺旋DNA结构你听说过没有majer @ 2021.01.13 , 22:50两根细链以螺旋状缠绕在一起:DNA分子的标志性形状,堪称是科学界的图腾(大概唯一能与之媲美的科学logo就是那个电子绕原子核旋转的设计图吧)。

但有时,形成罕见的四螺旋DNA,这种奇怪结构可能要对癌症等疾病承担责任。

人类对四链DNA(称为G-四链体)的了解并不多,但是现在,科学家们已经开发出检测这些奇异分子并在活细胞中的观察它们的新方法。

在1月8日发表在《自然通讯》上的一项新研究中,科研人员展示了某些蛋白质会如何导致G-四链体解体。

将来,他们的工作可能会启发新型药物的出现——捕捉并破坏四螺旋DNA。

如当G-DNA促进癌性肿瘤生长时,药物就会介入。

伦敦帝国学院化学系的研究作者Ben Lewis在声明中说:“越来越多的证据表明,G-四链体在生命和至关重要生理过程中起着重要作用。

” 。

声明指出,一般而言,G-四链体在癌细胞中的生长速度要比健康细胞高得多。

各种研究已经将四链DNA的存在与癌细胞的快速分裂联系在一起,这一过程导致肿瘤生长。

因此科学家推测,用药物靶向怪异的DNA可以减慢或阻止这种无节制的细胞分裂。

已有一些研究支持了这个想法。

刘易斯说:“但是,缺失的环节是直接在活细胞中对这种结构进行成像。

”换句话说,科学家需要一种更好的方法来观察这些DNA分子的作用。

新的研究开始填补那些缺失。

根据《发现杂志》(Discover Magazine),当双链DNA分子自身折叠时,或者当多个DNA链在一个被称为鸟嘌呤的单一核酸上连接到一起时,就会形成G-四链体。

为了在细胞中发现这种DNA,研究团队使用了名为DAOTA-M2的化学物质,当它与G-四链体结合时会发出荧光。

研究小组不仅跟踪了随DNA分子浓度而变化的光亮度,还记录了发光时间。

他们使用这些方法鉴别出两种解旋酶蛋白质,它们可以解开四链DNA的链并迅速启动将其分解的过程。

他们还确定了与DNA结合的其他分子,可以帮助未来的科学家设计与DNA结合的药物。

g四链体序列

g四链体序列

g四链体序列G四链体(G-quadruplex)是一种特殊的DNA或RNA二级结构,由四个鸟嘌呤碱基(G)通过氢键相互连接而成。

它们通常形成在富含鸟嘌呤碱基的DNA或RNA序列中,并在细胞中起着重要的生物学功能。

本文将介绍G四链体的结构特点、生物学功能以及与人类疾病的关联。

G四链体的结构特点是由四个鸟嘌呤碱基通过氢键相互连接形成的平面结构。

这种结构使得G四链体具有较高的稳定性和特殊的物理化学性质。

G四链体通常存在于富含重复鸟嘌呤碱基的序列中,如人类端粒区域的TELomeric DNA,或者在转录起始位点附近的启动子区域。

G四链体在细胞中具有多种重要的生物学功能。

首先,G四链体可以作为DNA复制和转录的起始位点。

它们可以阻碍DNA或RNA的复制与转录,从而调控基因的表达。

其次,G四链体可以作为DNA损伤修复的信号。

当DNA受损时,G四链体的形成会引发DNA修复机制的启动。

此外,G四链体还可以与蛋白质相互作用,调节基因表达和细胞信号传导等生命过程。

研究表明,G四链体与许多人类疾病的发生和发展密切相关。

例如,G四链体在癌症中的作用备受关注。

它们可以位于癌基因的启动子区域,调节癌基因的表达,从而促进肿瘤的发生和生长。

此外,G 四链体还与神经退行性疾病、心血管疾病和传染病等多种疾病的发生和发展相关。

因此,研究G四链体的结构和功能对于揭示疾病的发生机制,并开发相关的治疗方法具有重要意义。

近年来,研究人员对G四链体进行了广泛的研究。

通过生物物理实验和计算模拟等方法,他们揭示了G四链体的高分辨率结构和稳定性机制。

此外,还发现了许多小分子化合物,如G四链体稳定剂和解旋酶抑制剂,可以干预G四链体的形成和解旋过程,从而调节其功能。

这些研究为开发G四链体相关的治疗药物提供了理论和实验基础。

总结起来,G四链体作为一种特殊的DNA或RNA二级结构,在细胞中发挥着重要的生物学功能。

它们的结构特点和生物学功能使得它们与人类疾病的发生和发展密切相关。

端粒末端G-四联体结构的形成以及

端粒末端G-四联体结构的形成以及

端粒末端G-四联体结构的形成以及以G-四联体结构为靶点的端粒酶抑制剂研究进展07102108 王婷婷摘要:端粒是真核细胞染色体末端的特殊结构,由简单的DNA片段重复而成,这些片段多富含G,因此这种DNA被称为富-G DNA。

G-四联体就是单链部分的富-G DNA在特定的离子强度和PH值条件下形成的结构。

肿瘤细胞中这种结构的形成可抑制端粒酶的活性,使端粒长度稳定机制遭到破坏。

因此G-四联体成为目前抑癌手段的新热点。

关键词:G-四联体端粒端粒酶抑制剂富-G DNA1.端粒和端粒酶端粒作为一种特殊的染色体末端的结构,存在于真核生物细胞中,由端粒DNA和端粒蛋白质组成。

其中,端粒DNA的G碱基含量很多,经常由简单的富G-DNA片段高度重复而成。

端粒具有高度的保守性和种属特异性。

1.1端粒存在的意义在DNA复制过程中,由于其只能从5’端向3’端顺序复制,新生成的DNA中只有一条单链是顺序复制下来的,另一条单链则会以RNA引物加上冈崎片段的形式复制。

其中一条新单链5’端会被RNA引物先行占据。

(图1)图1 DNA复制当复制完成后,RNA引物会自行脱下,接着由DNA连接酶识别每个冈崎片段的末尾,对其与下一个冈崎片段的开头进行连接(从上图中看是从右向左进行连接)。

这时就出现了一个问题,那条新单链的5’端(最右端)没有上个冈崎片段的末尾,DNA连接酶不能补全它由于RNA引物的脱去而缺失的部分。

这个问题被称为末端隐缩。

有端粒存在的情况下,在染色体进行复制时,丢失的部分只是一段高度重复的DNA(在上图中也就是存在于原DNA的3’端,并不含有翻译后有意义功能的序列)——即一部分端粒,用这种方法保证了染色体的完整复制,这是端粒的主要作用之一。

当然,因为染色体是互补配对进行复制的,所以在DNA的5’端也有端粒的序列,以保证子代DNA的3’端在下次复制时不会丢失重要序列。

由此可见,端粒是真核生物进化过程的产物,因为它的存在,复杂的染色体复制机制才可以周而复始地进行下去。

G-四链体小分子配体:吴茱萸次碱衍生物的设计、合成与评价的开题报告

G-四链体小分子配体:吴茱萸次碱衍生物的设计、合成与评价的开题报告

G-四链体小分子配体:吴茱萸次碱衍生物的设计、合成与
评价的开题报告
题目:G-四链体小分子配体:吴茱萸次碱衍生物的设计、合成与评价
摘要:
G-四链体(G-quadruplex)是一种基于DNA G-C核苷酸残基的四链结构,具有广泛的生物学功能,如基因调控、蛋白质相互作用、RNA转录等。

G-四链体在肿瘤治疗、病毒感染、神经退行性疾病等方面有重要的应用价值。

因此,寻找高效的G-四链体小分子配体具有重要意义。

本论文将设计、合成和评价一系列新的吴茱萸次碱衍生物作为G-四链体小分子配体。

首先,通过分子模拟的方法筛选出具有良好亲和力和稳定性的化合物。

然后,通过化学合成和结构表征,得到目标化合物,并通过核磁共振、质谱、元素分析等方法鉴定其纯度和结构。

最后,通过荧光光谱、热力学分析、电化学分析等方法评价分子的结合亲和力、稳定性和生物活性等。

预计本研究可以为寻找新的G-四链体小分子配体提供理论和实验依据,为开发G-四链体相关的生物学和医学应用提供新的药物策略。

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从微生物中分离得到,端粒抑素对端粒酶活 性具有很强的抑制作用, 对癌细胞的生长有 明显抑制作用, 它的一大缺点在于难分离.
目前以G-四链体为靶点在相当一段时期内, 传统细胞毒性药物仍将是肿瘤药物治疗的 主体。细胞毒性药物的主要缺陷是对实体 瘤疗效差,不良反应大,易产生耐药性。

至今科学家还没有 完全明白是否以G四链体的形成存在 于癌细胞中。有望 发展成为抗肿瘤的 药物但其药物毒性 大,要想走向临床, 还需要很长的一段 路。


生物制剂是用生物技术手段合成的 具有生 物活性的药剂 也多用与生物工程和医疗方 面。

四链体DNA的基本结构单 位是G-四联体,即在四联 体的中心有1个由4个带负 电荷的羧基氧原子围成的 “口袋”通过G-四联体的 堆积可以形成分子内或分 子间的右手螺旋。

科学家们一致认为: 诱导DNA G-四链体结 构稳定的化合物能够为发展新的抗肿瘤药 物开辟一条有效的途徑。
回顾过去的20 年, DNA G-四链体的研究取 得了显著的进展走向临床实验.目前G-四链 体化合物的结构设计和合成还有待提高化 合物选择性, 不仅相对于双链DNA 的选择性, 而且要对不同结构G-四链体具有选择性. 致 力于寻找靶向G-四链体毒性较低的新型药物。
多謝聆聽
分子筛选 结构设计 药物开发

核磁共振结构筛选 计算机虚拟筛选


此方法可以测定混合物中不同成份的扩散 速率;一个化合物在不同状态下的扩散速 率。被广泛用于分子相互作用,药物筛选 ,代谢组学研究等。

计算机虚拟筛选可 以为靶向G-四链体 药物设计提供重要 理论依据, 成为抗 肿瘤先导化合物筛 选和结构设计中不 可缺少的手段.
计算机虚拟筛选-3CL蛋白酶动力学模拟 与老药新功能的发现
原位质子化的G-四链体配体 B. 芳香环N-甲基化的G-四链体配体 C. 金属有机化合物作为G-四链体配体 D. 不带电荷的大环 G-四链体配体
A.

金属有机化合物容易合成与G-四链体的结 合能力稳定作用及选择性都得到了显著提 高.对酶活性有很好的抑制作用,缺点空间 构型是决定其有机化合物的重要参数.
2007055088 顏聲威
以生物靶分子为基础进行抗肿瘤药物先导 化合物的筛选是抗肿瘤药物研究的热点之 一。DNA G-四链体结构的发现和现代分子 生物学技术对其与癌症关系的揭示, 为目前 抗肿瘤药物研 发提供了一个新的契机。

主要。这些药物可杀灭肿 瘤细胞,许多化疗药物 来源于自然,其他是人 工合成。目前已超过50 种化疗药物。
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