恒温技术介导的功能核酸生物传感器研究进展

随着社会不断发展,消费者对食品安全的关注度日渐上升,食品多样性日益增加,食品流通量日益增长,对食品安全检测技术的要求不断提升。功能核酸通过形成特定的空间结构,能够发挥除了储存遗传信息以外的多种功能,在检测领域起到重要作用。功能核酸生物传感器是一类利用功能核酸进行信号识别、信号放大或者信号输出的传感器,具有高灵敏度、高特异性、检测时间短、成本低等优势。为了避免对变温仪器设备的依赖,实现现场检测,恒温技术介导的功能核酸生物传感器发展迅速。相对于变温技术,恒温技术无需变温设备,有些在室温条件下即可进行,能够降低检测成本,在一定程度上缩短检测时间。根据恒温技术在功能核酸生物传感器中的功能不同,可以分为恒温介导的信号识别技术、信号放大技术和信号输出技术。就这3个方面对恒温技术介导的功能核酸生物传感器展开论述,并从理论层面、应用层面和学科交叉方面提出展望。     

Purification of Genomic DNA with Minimal Contamination of Proteins

The purification is based on a set of solutions and a simple centrifugation procedure. Protocols are designed for an easy extraction and purification of genomic DNA from a wide range of samples, including whole blood, buffy coat, bone marrow, body fluids, buccal cells, tissues, mouse tails, etc. RBCs are lysed by dilution into a hypotonic solution. Tissues are broken down and digested by proteinase K in the presence of an anion detergent to release genomic DNA. After precipitation of the detergent and proteins, unique beads that bind proteins, lipids, and RNAs are added to achieve the supreme purity. Genomic DNA is then separated by alcohol precipitation. A proprietary nucleic acid precipitation reagent is used to enhance DNA recovery from low concentration samples. No DNA-binding beads or columns are used in the method, eliminating the problem of low yield and the risk of shearing of genomic DNA. The purified samples are free of proteins, lipids, salts, and RNA contamination. Purified samples are also stable for storage and suitable for all downstream applications.     

RNA—RNA原位杂交实验条件探讨

将Vigilin和qroal(Ⅰ)cDNA亚克隆到pGEM3Z和pGEM4Z载体,体外转录合成35s标记的cRNA探针。经RNA凝胶电泳,Southern Northern,杂交检查探针长度,杂交特性和特异性,通过系列实验探讨了RNA-RNA原位杂交实验中固定、杂交前处理、杂交温度,探针量、探针长度,洗脱严格性和RNA酶处理等对杂交结果的影响,建立了简化的RNA-RNA原位杂交方法。     

Experimental Evidence That GNA and TNA Were Not Sequential Polymers in the Prebiotic Evolution of RNA

Systematic investigation into the chemical etiology of ribose has led to the discovery of glycerol nucleic acid (GNA) and threose nucleic acid (TNA) as possible progenitor candidates of RNA in the origins of life. Coupled with their chemical simplicity, polymers for both systems are capable of forming stable Watson-Crick antiparallel duplex structures with themselves and RNA, thereby providing a mechanism for the transfer of genetic information between successive genetic systems. Investigation into whether both polymers arose independently or descended from a common evolutionary pathway would provide additional constraints on models that describe the emergence of a hypothetical RNA world. Here we show by thermal denaturation that complementary GNA and TNA mixed sequence polymers are unable, even after prolonged incubation times, to adopt stable helical structures by intersystem cross-pairing. This experimental observation suggests that GNA and TNA, whose structures derive from one another, were not consecutive polymers in the same evolutionary pathway to RNA. Reviewing Editor: Dr. Niles Lehman     

基于CRISPR/Cas系统的核酸生物传感器

近年来,CRISPR/Cas系统已经成为转录调控和基因组编辑的重要工具。除了在基因编辑领域的贡献,CRISPR/Cas系统独特的靶核酸顺式切割和非特异性单链核酸反式切割能力,在开发核酸检测的新型生物传感器方面展现出巨大潜力。构建基于CRISPR/Cas系统高灵敏度生物传感器的关键通常依赖其与不同信号扩增策略,诸如核酸扩增技术或特定信号转导方法的结合。基于此,本文旨在通过介绍不同类型的CRISPR/Cas系统,全面概述基于该系统的核酸检测生物传感器的研究进展,并重点对结合核酸扩增技术（PCR、LAMP、RCA、RPA和EXPAR）、灵敏的信号转导方法（电化学和表面增强拉曼光谱）和特殊结构设计生物传感的三大类型信号放大策略的CRISPR/Cas生物传感器进行总结和评论。最后,本文对目前的挑战以及未来的前景进行展望。     

肽核酸——一种新型的反义物质

肽核酸是以肽为骨架的一种新型ＤＮＡ模拟物。已经证明肽核酸具有与ＤＮＡ和ＲＮＡ结合的高度亲合性、良好的稳定性及能方便地固相合成等特性。在反义技术和基因治疗中有着很好的前景。本文综述了肽核酸的生物化学特性及其在反义技术方面的应用。     

转基因产品成分检测技术研究进展

近年来随着转基因作物的大规模商业化种植以及转基因研发技术的不断发展;抗病、抗虫、耐除草剂、抗逆境和高产优质等转基因产品越来越多;应用也越来越广泛。转基因产品给人们带来便利和经济利益的同时;也带来了安全性问题的争议。为加强对转基因产品的管理;发展转基因产品成分检测技术尤为重要。目前;转基因产品的检测技术主要分为两类:一是基于外源核酸的检测技术;主要包括定性PCR技术、定量PCR技术、等温扩增技术和基因芯片技术等;二是基于外源蛋白的检测技术;主要包括酶联免疫吸附技术、Western blot检测技术和试纸条技术等。每种检测技术都有其优缺点和适用范围;在实际检测过程中;应根据检测的需要并结合转基因产品的类型和特点;选择最有效的检测技术或组合来满足检测的目的。就两类方法中主要检测技术的原理、优缺点和研究进展进行了简要概述;并就转基因检测技术的发展方向进行了总结和展望;旨在促进我国转基因检测技术更好地适应当前转基因领域的发展。     

功能核酸概念的内涵与外延

对功能核酸概念的分析需要建立在对功能核酸研究的基础上,从内涵和外延两个方面来进行探析。从内涵来看,它是对具有特殊结构、执行特定生物功能的核酸分子的统称;从外延来看,它包括适体、核酸核酶、核糖开关、发光核酸、修饰核酸、功能核酸裁剪、核酸自组装、功能核酸纳米材料、核酸纳米酶、核酸药物、核酸补充剂以及DNA存储技术等。目前功能核酸已成功地应用于生物传感、生物成像、生物医学等诸多领域。对功能核酸这一概念进行了探讨,并尝试对其范畴、特点进行归纳总结,以期梳理和完善功能核酸的基本概念,促进该领域的进一步发展。     

分子诊断实验室去除核酸污染的方法学研究

核酸检测因具有良好的灵敏度和特异性而被广泛应用于体外诊断、动植物商品检疫、法医鉴定等领域.然而操作过程中易受到核酸污染导致的假阳性结果,严重影响了检测准确性.因此寻找一种有效的防止和清除核酸污染的方案对于实验室正常运转及保障检测结果的可靠性具有重要意义.文中比较了几种不同清除核酸污染的方法,确认了 84消毒液和PCRg...     

核酸条形码技术:扩展蛋白质-蛋白质相互作用检测通量的新方法

蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)几乎参与了机体内所有重要的生物学过程,在细胞的基本生命过程中扮演了至关重要的角色,开发高通量的PPI检测新方法具有重要的生物学意义。目前,下一代测序技术(next-generation sequencing, NGS)发展快速,能在几天内测定超过10亿个模板的DNA序列。由于并行DNA测序技术所特有的敏感性、特异性、高通量和多路复用优势,其已被用作广谱分子计数器,应用于基因组测序和转录物组测序等领域。核酸条形码技术通过将寡核苷酸标签与目标蛋白质连接起来,从而标记编码蛋白质。之后,利用高通量的测序方法检测相互作用的蛋白质,实现了PPI的高通量检测。这一技术推动了PPI检测方法的飞速发展,提升了单次实验检测的通量,为构建PPI网络提供了强有力的技术支持。本文详细阐述了核酸条形码在PPI检测方法中的设计、生成和读取;通过分析核酸条形码技术在PPI研究中的应用范例,探讨了各自的优势和不足,并评估了数据的可靠性,讨论了基于核酸条形码技术的PPI检测方法未来的发展趋势。     

Proteins involved in binding and cellular uptake of nucleic acids

The study of mechanisms of nucleic acid transport across the cell membrane is valuable both for understanding the biological function of extracellular nucleic acids and the practical use of nucleic acids in gene therapy. It has been clearly demonstrated that cell surface proteins are necessary for transport of nucleic acids into cells. A large amount of data has now been accumulated about the proteins that participate in nucleic acid transport. The methods for revealing and identification of these proteins, possible mechanisms of protein-mediated transport of nucleic acids, and cellular functions of these proteins are described.     

北京血站献血员戊型肝炎流行病学调查

为了解献血员戊型肝炎感染情况,对2002年7～8月向北京市血液中心义务献血的所有人员进行整群抽样并抽血,应用ELISA检测戊型肝炎病毒(HEV)IgG的感染率.结果发现:北京献血员HEV IgG总感染率为26.59%,性别、年龄、省份分布存在着差别,男性比女性感染率高,年龄越大感染率越高,来自高感染省份者感染率也高,但ALT与HEV IgG感染无关.因此,男性、年龄大、来自高感染省份具有较高的HEV感染风险,进一步研究献血员的亚临床感染对HEV的输血安全性具有重要意义.     

血液样本质量的评估技术进展

生物样本为转化医学研究提供了宝贵的临床资源.高效的生物样本质量检测技术对于临床样本分析结果的准确性和可靠性具有重要意义.将有效的质控检测方法和特定的生物学标志物作为血液质量指标,能够评估血液离体后的质量变化情况,进而在样本分析前剔除低质量样本,提升被分析样本和数据的总体质量和可靠性.血液样本由血细胞和血浆组成,包含核酸水平、蛋白质水平、代谢物水平等多个分子层面信息.因此在分析样本前,应根据样本类型和目标分子做出相应的质量评估.目前血细胞中的核酸质量可利用多种检测技术对其浓度、纯度和片段完整性进行检测.对于血浆和血清中的游离DNA以及结构不稳定的RNA小分子,可利用对应的靶标分子作为整体质量检测指标.但血细胞中mRNA离体表达水平的变化暂无明确的评估方法.此外,对于结构更为复杂的代谢小分子、蛋白质以及多肽片段,目前的研究多利用核磁共振技术或各种分离纯化手段(包括色谱、免疫亲和分离、磁分离等)与质谱联用技术来寻找目标质控靶标分子.这些分子作为标志物的可靠性、稳定性和准确性仍需验证.目前对于代谢小分子、蛋白质及多肽的质谱鉴定技术的成本高,无法满足大部分实验室对于样本质量检测的需求,因此需要寻...     

Prediction of melting temperatures in fluorescence in situ hybridization (FISH) procedures using thermodynamic models

The thermodynamics and kinetics of DNA hybridization, i.e. the process of self-assembly of one, two or more complementary nucleic acid strands, has been studied for many years. The appearance of the nearest-neighbor model led to several theoretical and experimental papers on DNA thermodynamics that provide reasonably accurate thermodynamic information on nucleic acid duplexes and allow estimation of the melting temperature. Because there are no thermodynamic models specifically developed to predict the hybridization temperature of a probe used in a fluorescence in situ hybridization (FISH) procedure, the melting temperature is used as a reference, together with corrections for certain compounds that are used during FISH. However, the quantitative relation between melting and experimental FISH temperatures is poorly described. In this review, various models used to predict the melting temperature for rRNA targets, for DNA oligonucleotides and for nucleic acid mimics (chemically modified oligonucleotides), will be addressed in detail, together with a critical assessment of how this information should be used in FISH.     

应用肽核酸探针检测鼠疫耶尔森氏菌

目的:利用特异的肽核酸(PNA)探针、链霉亲和素包被的磁珠和cy5纳米颗粒,通过荧光扫描技术,建立一种特异、快速、准确地检测鼠疫耶尔森氏菌的方法。方法:针对鼠疫耶尔森氏菌pMT1质粒上的caf1基因设计并合成一对特异PNA探针,经生物素标记后,分别与链霉亲和素包被的磁珠和cy5纳米颗粒结合;将探针与待测鼠疫耶尔森氏菌的基因组DNA杂交后,利用荧光扫描技术进行检测。探讨了多个实验因素对测定的影响,并进行了特异性和灵敏度检测。结果:建立并优化了利用PNA探针检测鼠疫耶尔森氏菌的方法,得到较好的线性关系;检测的灵敏度为0.9μg/mL(待测DNA)。结论:PNA探针与靶基因的结合不易受杂交液离子强度的影响,结合后具有较高的稳定性。本研究建立的分析方法能够灵敏、特异、稳定地对鼠疫耶尔森氏菌进行定量检测,为鼠疫的监控、诊断提供了有力手段。