核酸适配体生物传感器对心肌肌钙蛋白Ⅰ的检测研究

核酸适配体生物传感器是利用固定在电极表面的适配子与被测溶液中心肌肌钙蛋白Ⅰ(cTnⅠ)发生特异性结合,从而达到检测的目的.我们对玻碳电极进行阳极氧化、氨基化修饰,通过碳二亚胺盐酸盐(carbodiimide hydrochloride,EDC)、N-羟基琥珀酰亚胺(N-hydroxysuccinimide,NHS)活化作用将适配子结合在电极表面.cTnⅠ最佳检测范围是0.05~5 nmol/L,最低检测限为0.05 nmol/L,检测时间为5 min.     

新型核酸适配体荧光纳米微粒用于人干扰素-γ的测定

目的:利用由两条核酸适配体与人干扰素-γ(Interferon-γ,IFN-γ)的高亲和力构建的三明治结构和磁性纳米颗粒的磁性分离技术,设计并制作了一种新型荧光纳米微粒,建立基于核酸适配体的新型荧光纳米微粒用于人IFN-γ的检测。方法:流式细胞术检测IFN-γ核酸适配体B1-4和T2对IFN-γ的结合特异性;将生物素修饰的B1-4固定于链霉亲和素包被的纳米磁珠上,连接B1-4的纳米磁珠可通过B1-4与IFN-γ的亲和性捕获IFN-γ,再利用另一条FAM修饰的IFN-γ核酸适配体T2形成(B1-4)-(IFN-γ)-(T2)三明治夹心结构,构建新型核酸适配体荧光纳米微粒;IFN-γ分别与核酸适配体荧光纳米微粒孵育不同时间以探索该检测系统中IFN-γ与磁珠的最佳孵育时间;流式细胞术检测磁珠12 h内荧光变化,探索时间对检测体系的影响;流式细胞术检测与不同浓度IFN-γ孵育的磁珠表面荧光强度,绘制IFN-γ检测标准曲线;检测血清对检测特异性的影响。结果:B1-4和T2对IFN-γ的结合特异性高;三明治夹心结构对IFN-γ检测特异性好,任意改变其中一因素则磁珠表面荧光信号显著下降,三明治夹心结构构建失败;此法对IFN-γ的响应线性浓度为0~50 ng/L,其线性方程为y=3.512x+1.060,敏感度为1 ng/L;12 h内测得的荧光信号稳定,并无明显衰减;血清对体系检测特异性无明显影响。结论:成功构建核酸适配体荧光纳米微粒用于人IFN-γ的测定。     

莱克多巴胺核酸适配体电化学生物传感器的研制

莱克多巴胺(RAC)被大量非法用于畜牧生产,易在动物组织残留,对人体造成危害。因此,研发灵敏、快捷的检测RAC的新方法是有效控制RAC滥用的关键环节之一。通过等温滴定量热法筛选到了一条对莱克多巴胺有高亲和力(Kd=1.66×10-6mol/L)的核酸适配体,利用该适配体作为识别分子成功的构建了莱克多巴胺适配体电化学生物传感器。差分脉冲伏安法分析,在0.5~1.0×102ng/ml浓度范围内,峰电流值的差值ΔIp与莱克多巴胺浓度的对数呈现良好的线性关系,相关系数R2=0.977 0,检测限达到0.1 ng/ml,反应时间为15 min。对同一浓度的莱克多巴胺重复检测7次,其峰电流值的RSD值为3.8%;说明该传感电极具有良好的检测重现性。不仅如此,该适配体传感器还具有良好的选择性。     

适配子纳米生物传感器在青霉素检测中的应用

通过脉冲腐蚀法对硅片进行多孔硅的制备,利用玻片通过对共价法、离子吸附法和APTES修饰的戊二醛交联法3种固定适配子方法的对比,以确定较好的固定青霉素适配子的方法。将适配子固定在多孔硅上后,利用交流阻抗法对加入青霉素前后传感器阻抗值进行测定、对比,构建等效电路并进行阻抗拟合。对多孔硅传感器的Nyqu ist谱图进行分析以确定多孔硅表面成功固定了青霉素适配子,从而证明构建纳米生物传感器成功。传感器的线性检测范围为0.05~0.2 mg/L,检测限为0.05 mg/L。     

适配子对人类免疫缺陷病毒的抑制作用

人类免疫缺陷病毒在机体细胞内不断复制并发生变异,以拮抗外界环境发生的变化。尽管高效抗逆转录病毒治疗方案(HAART)在治疗艾滋病方面取得了较大进展,但该疗法服用方法复杂、副作用较大及药物价格昂贵,因此仍需要开发新的方法来治疗HIV-1感染。最近备受关注的是适配子为基础的疗法。适配子具有特异性高、靶标单一和通用性等特点,可将其用于治疗多种疾病。在本文中,我们将介绍核酸适配子抗HIV-1作用的研究进展,并讨论抗HIV-1核酸适配子的应用前景及面临的挑战,为开发新的抗HIV-1药物提供理论支持。     

多孔硅适配子生物传感器的电化学研究

构建1种用于快速检测四环素的新型电化学纳米多孔硅(PS)生物传感器。通过脉冲腐蚀法制得多孔硅基片,将适配子固定于其上,这种四环素适配子能够特异性识别四环素分子,并引起阻抗值的变化。利用电化学交流阻抗法比较固定适配子前后硅片表面阻抗值的变化,以及在体系中加入不同浓度四环素后阻抗谱的变化。选择1个合适的等效电路对测得的阻抗数据进行拟合,获得了四环素浓度与阻抗值的变化规律。传感器的线性检测范围为2.079~62.37 nmol/L,检测限为2.079 7 nmol/L。     

SELEX法筛选宫颈癌前病变核酸适配子

构建随机ssDNA文库,通过SELEX技术,以正常、炎性宫颈脱落细胞为反筛细胞,以上皮内低级别病变(CIN1)、上皮内高级别病变(CIN2、CIN3)和鳞状细胞癌脱落细胞为正筛细胞,经过12轮筛选特异性适配子高度富集得到宫颈癌前病变适配子库,经特异性、亲和力分析和细胞免疫荧光确立高特异性适配子CIN-Ap4可作为诊断宫颈癌前病变生物标志物,为宫颈癌前病变分子诊断奠定理论基础,提供新思路。利用Prime Premier 5.0设计构建了随机ssDNA文库并根据文库两端固定序列设计引物,对对称PCR和间接不对称PCR中的退火温度、循环数以及上、下游引物浓度比等条件进行优化,分析确定50μL反应体系中对称PCR的最佳反应条件为:最佳退火温度为49.5℃,最佳循环数为15个循环;间接不对称PCR的最佳反应条件为:50μL反应体系中上、下游引物浓度的最佳比例为80∶1,最佳循环数为35个循环。实验结果表明成功构建了寡核苷酸文库,在最适PCR条件下可获得理想的dsDNA和ssDNA,并具有良好的重复性,为顺利筛选适配子提供保证。     

几丁聚糖在医用不锈钢表面作生物涂层的可行性

针对生物材料医用不锈钢的应用及其植入人体存在的问题,介绍了目前金属材料表面改性的主要方法和最新研究进展,并综述了几丁聚糖的性能和国内外对几丁聚糖的研究方向,在此基础上重点探索了几丁聚糖在医用不锈钢表面作生物涂层的可能性及其意义。     

磷铵两性离子改性血管脱细胞支架可以有效体外抗血栓和内皮化

由于自体血管(由同一受体的血管用于血管移植材料)的有限可用性,以及非自体血管(人工制成的血管移植材料)的生长能力不足,组织工程血管越来越受到重视。文中构建了一种磷铵两性离子改性的血管脱细胞支架附以高度生物相容的骨髓源内皮祖细胞为内层的新型血管移植材料。通过一种简便的方法——共沉淀法改性血管脱细胞支架,评价其体外血小板粘附实验、溶血实验、复钙实验和细胞毒性等相关指标。磷铵两性离子改性后抗凝血活性提高,可以有效地促使类似于天然血管腔表面凹凸结构的脱细胞支架表面内皮祖细胞的附着。改性后的脱细胞支架具有与天然血管相似的力学性能,在体外可以有效地构建内皮化。研究结果为血管脱细胞支架通过改性实现体外抗血栓和内皮化方面进行了初步探索。     

应用核酸适配子检测细胞因子的新方法-ELONA法

以人肿瘤坏死因子 (Humantumornecrosisfactor,hTNF α)特异性的核酸适配子为检测分子建立了酶联寡聚核苷酸吸附试验 (Enzyme linkedOligonucleotideassay ,ELONA)方法 ,用于hTNF α的检测。通过SELEX(SystematicEvolutionofLigandsbyExponentialEnrichment)方法从随机RNA库中筛选到与hTNF-α特异结合的RNA适配子。根据其序列 ,用体外转录方法合成生物素标记的RNA适配子 ,并对其进行了氨基修饰以增加其稳定性。以hTNF-α的单克隆抗体为捕获分子 ,生物素标记的hTNF-α特异性RNA适配子为检测分子建立了ELONA方法 ,并对这种检测方法的灵敏度、精密度和准确度等进行了分析。同时用ELONA和ELISA方法检测了正常人血清中的hTNF-α水平 ,并对检测结果进行比较。结果显示 ,ELONA方法的灵敏度为 100pg/mL ,具有较好的精密度和准确度。ELONA法的检测结果与ELISA法检测结果基本一致。该方法适用于血清、细胞培养上清等多种生物标本中各种细胞因子及其它蛋白的检测。     

两种不同内皮祖细胞的分离培养与鉴定

目的:探讨从小鼠骨髓中分离、培养、诱导分化及鉴定两种内皮祖细胞的方法,为进一步研究和临床应用奠定基础。方法:密度梯度离心法分离小鼠骨髓单个核细胞,接种于内皮祖细胞条件培养基,通过贴壁培养法培养出早期内皮祖细胞和晚期内皮祖细胞,并在0 d、6 d、10 d流式鉴定早期内皮祖细胞,在第8周流式鉴定晚期内皮祖细胞。结果:通过体外贴壁扩增培养,从小鼠骨髓细胞中成功培养出EEPC(早期内皮祖细胞)和EOC(晚期内皮祖细胞),表达CD34+/CD133+/VEGFR2+的EEPC比例从最初的0.08%能够增长至70%;EOC大约出现于3-4周,5-8周时呈现指数增长,具有典型的内皮细胞鹅卵石样形态,表达CD31、VEGFR2等内皮细胞表面标志而不表达CD34、CD133等干细胞表面标志。结论:确立了内皮祖细胞体外分离培养和诱导分化的实验方法,为进一步研究奠定基础。     

适配子筛选技术进展

适配子的筛选技术近年来不断改良与发展。结合核酸与游离核酸的分离技术的改良,使适配子筛选效率得到提高;无引物结合部位适配子的筛选技术的建立和短寡核苷酸文库的应用,使适配子的应用范围更加广泛;适配子筛选技术在功能上的拓展,满足了更多的研究要求。一系列新方法的建立和应用,使适配子在基础研究和临床应用方面更具潜在价值。     

溶瘤腺病毒转染内皮祖细胞抑制肺腺癌的研究

目的:利用溶瘤腺病毒CNHK500体外转染内皮祖细胞,评估其在体外对肺腺癌细胞的特异性杀伤作用。方法:通过溶瘤腺病毒CNHK500转染内皮祖细胞,构建携带CNHK500的内皮祖细胞,并将内皮祖细胞和CNHK500分为三组,即CNHK500组,转染CNHK500的内皮祖细胞组和内皮祖细胞组,分别感染肺腺腺癌细胞A549,用MTT法检测不同肺腺癌细胞A549的生长抑制情况。结果:成功的分离并培养、鉴定内皮祖细胞,并完成CNHK500对内皮祖细胞的转染,CNHK500滴度为2.0×107 pfu/m L,其中CNHK500组肺腺癌细胞A549的存活率为(75.54±5.46)%,转染CNHK500的EPCs组肺腺癌细胞A549的存活率为(80.81±3.69)%,EPCs组肺腺癌细胞A549的存活率为(98.13±2.98)%。结论:本实验首次成功的将CNHK500转染内皮祖细胞,并应用于肺腺癌细胞的生长抑制中,这将有助于为肺腺癌的生物治疗提供一个崭新的策略。     

应用核酸适配子检测细胞因子的新方法—ELONA法

以人肿瘤坏死因子(Human tumor necrosis factor,hTNF—α)特异性的核酸适配子为检测分子建立了酶联寡聚核苷酸吸附试验(Enzyme—linked Oligonucleotide assay,ELONA)方法,用于hTNF—α的检测。通过SELEX(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment)方法从随机RNA库中筛选到与hTNF—α特异结合的RNA适配子。根据其序列,用体外转录方法合成生物素标记的RNA适配子,并对其进行了氨基修饰以增加其稳定性。以hTNF—α的单克隆抗体为捕获分子,生物素标记的hTNF—α特异性RNA适配子为检测分子建立了ELONA方法,并对这种检测方法的灵敏度、精密度和准确度等进行了分析。同时用ELONA和ELISA方法检测了正常人血清中的hTNF—α水平,并对检测结果进行比较。结果显示,ELONA方法的灵敏度为100pg／mL,具有较好的精密度和准确度。ELONA法的检测结果与ELISA法检测结果基本一致。该方法适用于血清、细胞培养上清等多种生物标本中各种细胞因子及其它蛋白的检测。     

肝细胞生长因子对骨髓内皮祖细胞的动员作用

目的: 分析肝细胞生长因子(HGF)能否动员骨髓内皮祖细胞,以及动员的内皮祖细胞能否参与创伤修复时的血管新生和内皮修复.方法: 将腺病毒HGF载体(adenovirus vector encoding HGF gene, Ad-HGF)经尾静脉注射到Balb/c小鼠体内,用ELISA方法检测血浆HGF水平的变化;用流式细胞术检测外周血CD34 细胞含量变化;对外周血单个核细胞进行分离、培养,并对生长的细胞克隆进行内皮细胞表面标志Tie-2、vW因子的免疫组化检测.建立雌性小鼠CCl4肝损伤模型,静脉移植HGF处理后雄性小鼠外周血单个核细胞到其体内,4 W后利用原位杂交技术检测新生肝组织中是否存在雄性细胞.结果: 注射Ad-HGF能明显提高小鼠血浆的HGF水平,并使外周血中以CD34、Tie-2和vW因子等为标志的内皮祖细胞的数量显著增多.这些细胞参与肝损伤修复时的血管新生.结论: HGF对骨髓内皮祖细胞具有明显的动员作用.     

人FcγRI特异性核酸适配体的体外筛选及鉴定

人中性粒细胞FcγRI(即CD64),Ig G Fc高亲和力受体之一,是早期诊断脓毒血症和系统性细菌感染的一个灵敏和特异的新标志物;目前,采用流式细胞计量术测定,难以在一般实验室开展。本研究旨在应用新型的体外筛选技术——指数富集配基的系统进化(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)技术——从体外合成的随机寡核苷酸文库中筛选人FcγRI的高亲和力和高特异性的核酸适配体(aptamer)。本文以人FcγRI为靶标,将其固定在羧基活化磁珠上,进行SELEX筛选。经过8轮筛选,共获得3个重点研究的单克隆适配体。生物信息学分析结果显示,人FcγRI适配体的模拟二级结构以茎-环和G-四聚体为主,可能是FcγRI与适配体的作用位点,G-T错配常见。流式细胞计量术和荧光显微镜分析显示,筛选出的典型单克隆适配体解离常数(the dissociation constant,Kd)均达到纳摩尔水平,而且适配体只与脓毒血症中性粒细胞结合,具有良好的亲和力和特异性。本研究表明,通过SELEX技术,成功获取了人FcγRI特异性核酸适配体,为以此适配体为分子探针,进一步建立用于脓毒血症早期诊断的新方法奠定了基础。     

核酸适配体在病毒性疾病治疗中的研究进展

核酸适配体是一类通过指数级富集的配体进化技术(SELEX)获得的能以较高的亲和力与各类靶标特异性结合的小分子单链DNA或RNA。与抗体相比,核酸适配体具有合成简单、免疫原性低、体外容易修饰、价格低廉等优势,已在生物医学方面发挥了重要作用。病毒性疾病严重威胁人类健康,然而目前尚未有非常有效且毒副作用小的抗病毒药物。近年来核酸适配体在病毒性疾病治疗中的应用引起人们关注,已有越来越多的研究围绕核酸适配体作为抗病毒药物的应用而展开。核酸适配体可与病毒蛋白或核酸以高特异性及高亲和力结合,一些特异的核酸适配体可通过阻止病毒感染细胞的任一阶段如吸附、复制等达到抑制抗病毒作用,显示了较强大的抗病毒应用潜能。我们简要综述核酸适配体在病毒性疾病治疗方面的研究进展。     

人FcγRI特异性核酸适配体的体外筛选及鉴定北大核心CSCD

人中性粒细胞FcγRI(即CD64),Ig G Fc高亲和力受体之一,是早期诊断脓毒血症和系统性细菌感染的一个灵敏和特异的新标志物;目前,采用流式细胞计量术测定,难以在一般实验室开展。本研究旨在应用新型的体外筛选技术——指数富集配基的系统进化(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)技术——从体外合成的随机寡核苷酸文库中筛选人FcγRI的高亲和力和高特异性的核酸适配体(aptamer)。本文以人FcγRI为靶标,将其固定在羧基活化磁珠上,进行SELEX筛选。经过8轮筛选,共获得3个重点研究的单克隆适配体。生物信息学分析结果显示,人FcγRI适配体的模拟二级结构以茎-环和G-四聚体为主,可能是FcγRI与适配体的作用位点,G-T错配常见。流式细胞计量术和荧光显微镜分析显示,筛选出的典型单克隆适配体解离常数(the dissociation constant,Kd)均达到纳摩尔水平,而且适配体只与脓毒血症中性粒细胞结合,具有良好的亲和力和特异性。本研究表明,通过SELEX技术,成功获取了人FcγRI特异性核酸适配体,为以此适配体为分子探针,进一步建立用于脓毒血症早期诊断的新方法奠定了基础。     

血管再生中的内皮祖细胞

循环血液里存在一种被称为内皮祖细胞(endothelial progenitor cells,EPCs)的祖细胞亚群,具有在体内外分化为成熟内皮细胞的能力。根据内皮祖细胞与其他血液细胞的粘附能力的差异和内皮祖细胞的抗原特异性,内皮祖细胞可通过贴壁培养和免疫磁珠筛选而分离获得。内皮祖细胞可特异性表达三种祖细胞分子标志：CD133、CD34和血管内皮生长因子受体-2。当内皮祖细胞分化为成熟内皮细胞后,血小板内皮细胞粘附分子-1(CD31)、血管内皮粘附素(VE-cadherin,又称CD144)和Ⅷ因子(vWF)表达将上调。越来越多的证据显示,内皮祖细胞有利于体内内皮损伤后修复和血管再生。我们的研究发现,内皮祖细胞可修复apoE-缺陷小鼠血管移植物中的损伤内皮并且在动脉血管外膜中存在大量的血管祖细胞。然而,在机体的血管再生和动脉硬化的形成进程中,这些内皮祖细胞的作用和机制还不太明确。另外,有关机体内相应心血管疾病危险因素是如何影响内皮祖细胞功能的机制也不清楚。因此,对内皮祖细胞的归巢、释放和粘附机制的进一步深入研究将有助于人们探索内皮祖细胞的基础理论和临床应用价值。     

综述与专论: 核酸适配体筛选与亲和力评价技术主要研究方向、进展与挑战

核酸适配体是一类具有特异性分子识别能力的单链DNA或者RNA分子,通过指数富集的配体系统进化技术（SELEX）筛选得到。核酸适配体相比抗体具有热稳定性高、便于化学合成与修饰、免疫原性低等优点,在生物分析、生物医学、生物技术等众多领域引起广泛关注。高质量的核酸适配体是应用的基础,然而目前能够满足实际应用的核酸适配体数量还非常有限。如何获得高亲和力、高特异性、高体内稳定性的核酸适配体是核酸适配体领域的技术瓶颈。本文首先简单介绍了SELEX技术的基本原理和核酸库的设计、筛选过程监控、次级文库制备、测序和候选适配体筛选等关键步骤。接着归纳总结了30多年来核酸适配体筛选技术的6个主要研究方向、研究进展和局限性。这6个主要研究方向分别是提高适配体特异性的筛选方法、提高适配体稳定性（抗核酸酶降解能力）的筛选方法、快速筛选方法、复杂靶标适配体筛选方法、小分子靶标适配体筛选方法、提高适配体亲和力的筛选方法。其中快速筛选技术是长期以来持续关注的研究方向,几乎所有物理分离手段都已用于提高SELEX的筛选效率。最近,高效化学反应与SELEX技术的结合为核酸适配体的快速筛选提供了新的策略。本文随后对适合小分子靶标核酸适配体筛选的3类方法进展和存在的问题进行了重点评述。这3类方法分别是基于靶标固定的筛选技术、基于文库固定的筛选技术（捕获-SELEX,Capture-SELEX）和均相筛选技术（氧化石墨烯-SELEX,GO-SELEX）。基于靶标固定的筛选技术尽管存在空间位阻等众多问题,由于其操作的简单性,目前依然应用广泛。近年来Capture-SELEX应用广泛。结合36种靶标适配体的筛选实验条件（文库设计、正筛靶标浓度、负筛靶标的选择和浓度）和所获得的适配体的亲和力（K_D,解离常数,dissociation constant）和特异性,对Capture-SELEX的实验条件与适配体性能的关系进行了讨论。统计数据表明,降低正筛靶标浓度有利于提高适配体的亲和力,但不是必要条件。负筛选是目前提高适配体特异性的主要技术手段,但适配体的特异性还不能满足实际需求。负筛选靶标及其浓度的选择差异很大,而且36种靶标中有20种靶标的适配体筛选没有进行负筛选。如何提高核酸适配体的特异性是目前小分子靶标核酸适配体所面临的难题,急需寻找新的策略。本文还列表归纳了近三年利用GO-SELEX进行的13种小分子靶标的实验条件和所获得的适配体的K_D和特异性。统计数据表明,GO-SELEX比Capture-SELEX所需要的筛选轮数少,两种方法所获得的适配体的亲和力多在纳摩尔每升水平。Capture-SELEX相对较低的筛选效率应该主要由于文库的自解离问题。核酸适配体的亲和力评价是候选核酸适配体结构与性能评价的重要组成部分。常用的核酸适配体亲和力评价技术包括基于分离、基于固定、均相体系三大类十多种方法。假阳性和假阴性是各种评价技术都有可能存在的问题。本文以纳米金比色法和等温热滴定技术为例评述技术进展,讨论导致不同亲和力评价技术结果不一致性问题的根本原因。本文最后对核酸适配体筛选技术、亲和力评价技术和技术的标准化的未来发展趋势进行了展望。