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。     

外分泌型的乙型肝炎病毒核心抗原核酸疫苗的构建与体外表达

目的:构建含有组织型纤溶酶原激活剂(tPA)信号肽的乙型肝炎病毒核心抗原(HBcAg)核酸疫苗。方法将HBcAg基因用PCR方法扩增并分别引入相应的限制性内切酶酶切位点,然后克隆入pJW4303载体中获得相应的核酸疫苗,经筛选鉴定后,用上述核酸疫苗与野生型HBcAg核酸疫苗及空载体质粒pJW4303分别用脂质体瞬时转染293T细胞,应用蛋白印迹法检测核心抗原的表达。结果成功构建以pJW4303为载体的含tPA信号肽的HBcAg核酸疫苗,体外表达证实含tPA信号肽的HBcAg在293T细胞胞内和胞外均能表达,含tPA信号肽的HBcAg核酸疫苗的核心抗原表达水平较高。结论以pJW4303为载体的含tPA信号肽的HBcAg核酸疫苗能够将细胞内的HBcAg分泌到细胞外,为进一步研究其免疫原性打下了基础。     

PNAS：肿瘤活体实时成像技术新思路

在国家自然科学基金等的资助下,湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室王柯敏课题组在核酸适配体的肿瘤活体荧光分子成像研究中。首次提出了基于细胞膜蛋白触发构型变化的”激活式核酸适配体探针”概念,设计合成了一种针对肿瘤细胞特异性表达蛋白的探针。显著提高了肿瘤细胞成像反差,缩短了检测时间,并成功用于裸鼠肿瘤活体实时荧光成像。     

核酸原位杂交技术及其发展

在核酸分子杂交基础上产生的染色体核酸原位杂交技术(in situ hybridization of nuclear acids),是目前动植物及人类医学细胞遗传学研究中新发展起来的,能够对待测核酸进行定性、定位或相对定量的一项遗传分析技术,它的应用与发展将使动植物及人类染色体上的基因定位和杂种鉴定由细胞水平进入到分子生物水平,因此,业已引起了人们的极大关注与重视。     

CRISPR/Cas系统在生物核酸检测中的应用进展

传统的核酸检测技术耗时长且对操作人员的专业水平要求高,开发精准、快速、便携、低成本、高特异性和灵敏度的新核酸检测系统具有重要意义。目前,CRISPR/Cas系统不但被广泛应用于基因编辑,而且随着部分Cas蛋白“附带切割”活性的发现,灵敏度高、特异性强的CRISPR/Cas系统被逐步开发为新型生物传感工具,用于生物的核酸检测。随着各种Cas效应蛋白的发现,研究人员开发了多种基于CRISPR/Cas系统的核酸检测方法(如SHERLOCK、HOLMES、DETECTR、HUDSON和CASLFA等)可检测各种靶标(包括细菌、病毒、癌症突变等)。笔者综述了当前重要的用于不同靶标检测的CRISPR/Cas系统,包括检测核酸、其他小分子物质及病原微生物,讨论了其面临的挑战和应用潜力,最后推断,随着CRISPR/Cas系统的不断发展和完善,该系统在生物传感及临床分子检测领域的应用会越来越广泛。     

外周血循环RNA、微小RNA与肿瘤诊断*

循环核酸(circulating nucleic acid, CNA)是指存在于血液(血清或血浆)等体液中的细胞外游离DNA和RNA,与生理和病理状态下的细胞代谢密切相关,循环DNA和RNA水平的检测及其在基因诊断等方面的应用对于恶性肿瘤等疾病的诊断和监测具有十分重要的意义。近期人们在进行循环DNA、RNA分子检测的同时,在循环微小RNA(microRNA, miRNA)方面也做了许多的工作,研究结果使得与肿瘤相关的核酸分子检测这一领域变的更加让人振奋。在血液中检出肿瘤特异性的miRNA并将其作为肿瘤的生物学标志对于早期诊断肿瘤具有至关重要的意义。     

APE1介导的功能核酸生物传感器研究进展

脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1(Apurinic/apyrimidinic endonuclease 1,APE1)是一种广泛存在于生物体内、在碱基切除修复(Base excision repair,BER)过程中能够在碱基缺失位点(AP site)处识别并切割DNA的蛋白酶,其作用效率高且特异性强。同时,APE1在一些癌症细胞中的活性较正常细胞明显偏高,因此其自身也是一种癌症生物标志物。目前,通过在DNA上人工设计AP位点,利用APE1的切割能力生成理想的功能核酸链,并结合不同的信号输出及放大方式,研究者已经建立了一些APE1介导的电化学、荧光功能核酸生物传感技术,实现了对DNA糖基化酶等的酶活性的检测。另外,也有一些针对APE1自身活性的功能核酸生物传感技术被建立起来。综述了近年来APE1介导的功能核酸生物传感技术以及以APE1为靶物质的功能核酸和免疫生物传感技术的研究状况,讨论了与APE1相关的生物传感技术的意义及存在的问题,并对未来利用APE1实现更多靶物质的检测的发展趋势进行了展望,以期促进APE1成为一种功能核酸生物传感技术中常用的酶工具。     

APE1介导的功能核酸生物传感器研究进展

脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1(Apurinic/apyrimidinic endonuclease 1,APE1)是一种广泛存在于生物体内、在碱基切除修复(Base excision repair,BER)过程中能够在碱基缺失位点(AP site)处识别并切割DNA的蛋白酶,其作用效率高且特异性强。同时,APE1在一些癌症细胞中的活性较正常细胞明显偏高,因此其自身也是一种癌症生物标志物。目前,通过在DNA上人工设计AP位点,利用APE1的切割能力生成理想的功能核酸链,并结合不同的信号输出及放大方式,研究者已经建立了一些APE1介导的电化学、荧光功能核酸生物传感技术,实现了对DNA糖基化酶等的酶活性的检测。另外,也有一些针对APE1自身活性的功能核酸生物传感技术被建立起来。综述了近年来APE1介导的功能核酸生物传感技术以及以APE1为靶物质的功能核酸和免疫生物传感技术的研究状况,讨论了与APE1相关的生物传感技术的意义及存在的问题,并对未来利用APE1实现更多靶物质的检测的发展趋势进行了展望,以期促进APE1成为一种功能核酸生物传感技术中常用的酶工具。     

核酸试纸条检测方法研究进展*

凝胶电泳、实时荧光PCR等常规核酸检测方法存在操作繁琐、设备昂贵、反应时间长等局限性。随着核酸检测市场规模的大幅提升,常规检测方法已无法满足临床诊断、检验检疫的需求。核酸试纸条(nucleic acid detection strip,NADS)是一种新兴的核酸检测方法,具有灵敏度高、操作便捷、结果可视化、成本低且耗时短等优势,在基础研究与临床诊断等领域受到广泛关注。综述近年来NADS的检测方法及研究进展,系统总结该技术的原理、应用及临床潜在转化价值,以期为NADS的进一步开发、利用提供借鉴。     

核酸受体及其作用

近年来研究证明,寡核苷酸（本文所指１０￣３０碱基的核苷酸）和多核苷酸虽然不能自由地通过细胞的脂双层膜,但可通过核酸特异性受体,摄取入细胞,细胞内核酸主要以结合的形式存在于胞质中,并可参与细胞内的信息传递递过程,此外尚有２０％￣４０％的核酸可以进入核内,调控基因的转录和表达。     

聚丙烯酰胺凝胶固定核酸方法及其应用

固相核酸已被广泛用于DNA/cDNA微阵列、固相PCR及其它核酸与生物分子检测的传感技术中.和硬质玻璃载片相比,三维聚丙烯酰胺凝胶作为固定核酸的载体具有结合核酸容量高、利于反应的类似液相环境和较少的空间效应等优点.综述了丙烯酰胺凝胶作为固定核酸载体的发展历史.着重介绍了丙烯酰胺修饰核酸直接聚合固定的方法以及在DNA芯片、焦测序、固相PCR(克隆)、及全基因组测序等核酸分析中的应用.     

功能核酸用于致病菌检测的研究进展

由食源性致病菌引发的疾病对人类健康构成巨大威胁。虽然一些致病菌如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和沙门氏菌等在诊断和预防方面已经取得了重大进展,但开发快速、高效、低成本的检测方法仍然是一项挑战。功能核酸（functional nucleic acids,FNAs）是一类功能超出核酸常规遗传作用的核酸,主要包括天然的核酶（RNAzymes）、核糖开关（riboswitches）以及体外通过指数富集配体系统进化技术（systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX）筛选的适配体（aptamers）、核酶（RNAzymes）和脱氧核酶（DNAzymes）。适配体和脱氧核酶因具有较高的稳定性、特异性和可设计性,使其成为病原微生物识别的理想工具,近年来在生物传感和医学诊断领域备受关注。综述了功能核酸的筛选原理和流程、适配体及具有RNA裂解活性的脱氧核酶（RNA cleavage deoxyribozymes,RCDs）在致病菌检测中的应用进展和面临的挑战,并对其未来的发展前景进行了展望。     

核酸切割酶在病原微生物检测中的研究进展

DNA是遗传信息的重要载体,其空间构象折叠性质使其具有很多的功能。利用核酸切割酶(cleaving DNAzyme)识别特定单链DNA分子并能够切割其中某条单链的性质来构建传感器,将特异性识别过程转化为凝胶电泳表征、释放荧光、比色现象的信号输出,同时能很好的和扩增反应结合来实现信号放大。核酸切割酶通过体外筛选技术获得,可以与靶物质(小分子、蛋白质,甚至整个细胞)特异性结合。由于具有制备简单,易于修饰和良好稳定性等优点,核酸切割酶被用于构建生物传感器以检测病原微生物,已应用到现场检测甚至医疗中的体内检测,结合已经成熟的检测设备血糖仪、横流层析试纸条带进行微生物检测,并广泛地应用到生物传感、食品安全、医疗在内的重要领域中。综述了近年来核酸切割酶在微生物检测中的应用,讨论了核酸切割酶在微生物检测中的切割机理和产物、靶标以及表征手段,探索核酸切割酶在微生物实际检测中的意义。对该技术的发展前景及其面临的问题进行展望,以期核酸切割酶在微生物检测领域能够更好的发展。     

APE1介导的功能核酸生物传感器研究进展

脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1(Apurinic/apyrimidinic endonuclease 1,APE1)是一种广泛存在于生物体内、在碱基切除修复(Base excision repair,BER)过程中能够在碱基缺失位点(AP site)处识别并切割DNA的蛋白酶,其作用效率高且特异性强。同时,APE1在一些癌症细胞中的活性较正常细胞明显偏高,因此其自身也是一种癌症生物标志物。目前,通过在DNA上人工设计AP位点,利用APE1的切割能力生成理想的功能核酸链,并结合不同的信号输出及放大方式,研究者已经建立了一些APE1介导的电化学、荧光功能核酸生物传感技术,实现了对DNA糖基化酶等的酶活性的检测。另外,也有一些针对APE1自身活性的功能核酸生物传感技术被建立起来。综述了近年来APE1介导的功能核酸生物传感技术以及以APE1为靶物质的功能核酸和免疫生物传感技术的研究状况,讨论了与APE1相关的生物传感技术的意义及存在的问题,并对未来利用APE1实现更多靶物质的检测的发展趋势进行了展望,以期促进APE1成为一种功能核酸生物传感技术中常用的酶工具。     

APE1介导的功能核酸生物传感器研究进展

脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1(Apurinic/apyrimidinic endonuclease 1,APE1)是一种广泛存在于生物体内、在碱基切除修复(Base excision repair,BER)过程中能够在碱基缺失位点(AP site)处识别并切割DNA的蛋白酶,其作用效率高且特异性强。同时,APE1在一些癌症细胞中的活性较正常细胞明显偏高,因此其自身也是一种癌症生物标志物。目前,通过在DNA上人工设计AP位点,利用APE1的切割能力生成理想的功能核酸链,并结合不同的信号输出及放大方式,研究者已经建立了一些APE1介导的电化学、荧光功能核酸生物传感技术,实现了对DNA糖基化酶等的酶活性的检测。另外,也有一些针对APE1自身活性的功能核酸生物传感技术被建立起来。综述了近年来APE1介导的功能核酸生物传感技术以及以APE1为靶物质的功能核酸和免疫生物传感技术的研究状况,讨论了与APE1相关的生物传感技术的意义及存在的问题,并对未来利用APE1实现更多靶物质的检测的发展趋势进行了展望,以期促进APE1成为一种功能核酸生物传感技术中常用的酶工具。     

细胞特异性核酸适配体筛选新策略的研究进展

核酸适配体(aptamer)是在体外采用指数富集的配基系统进化技术(systematic evolution of ligands by exponential enrichment, SELEX)从人工合成的随机寡核苷酸文库中筛选得到的一段寡核苷酸序列(RNA或DNA),能折叠成特定的三维空间结构同靶物质进行高特异性与高亲和性的结合。近年来,以全细胞为靶标筛选(cell-SELEX)获得的核酸适配体在疾病相关的领域有很大的应用潜力,尤其在细胞分子的识别、生物标志物的发现等方面,但cell-SELEX的过程复杂、难度大及获得的核酸适配体性能不佳等问题仍然制约着细胞特异性核酸适配体的进一步发展,如何高效地筛选获得核酸适配体是其应用的关键。本文总结了目前在cell-SELEX技术基础上发展起来的新方法、新策略及核酸适配体在肿瘤研究中的应用,望为相关科研人员的研究提供参考。     

多光子发光的稀土上转换纳米颗粒在生物光子学中的研究进展

生物医学光子学的发展,总是伴随并促进着光子学新技术的发展。光学生物成像技术在癌症肿瘤诊断上有着巨大应用,尤其是具有优良发光特性的稀土离子掺杂的上转换发光纳米颗粒与光学生物成像技术的结合进一步发展了生物光子学在这一领域的应用。鉴于近几年很多人对上转换发光纳米粒子的大量研究,本文对其进行了系统的阐述,综述了稀土上转换发光纳米粒子的光学特异性、发光原理及其在光学成像中不可替代的优势;描述了上转换纳米粒子的化学组成,介绍了几种基本的合成方法,重点说明了水热合成法和热分解法,并从材料和光学两方面分析了生物应用的效率优化;总结了目前上转换材料在生物光子学中的几大应用,着重介绍了生物传感、细胞成像、动物成像、漫射光层析成像、光动力治疗、多模式成像六个方面的应用。本文在最后也对今后的研究进行了展望。     

基于微流控芯片的核酸等温扩增技术研究进展

核酸等温扩增技术是一种在恒温体系内对核酸进行高效扩增的分子扩增技术,它能够在短时间内实现目的基因的指数增长.微流控芯片(microfluidic chip)技术是把研究样品制备、核酸富集、纯化和检测等多个操作步骤集成到一块“微型化”的芯片上,经自动化处理,得出实验结果,即“样品进,结果出”.将核酸等温扩增技术与微流控芯...     

锁核酸研究进展

锁核酸(locked nucleic acid,LNA)是一种新型的寡核酸衍生物,结构中β-D-呋喃核糖的2’-O,4’-C位通过缩水作用形成环形的氧亚甲基桥、硫亚甲基桥或胺亚甲基桥,呋喃糖的结构锁定在C3’内型的N构型,形成了刚性的缩合结构。LNA作为一种新的反义核酸,具有与DNA／RNA强大的杂交亲和力、反义活性、抗核酸酶能力、水溶性好及体内无毒性等优点。LNA在基因诊断和基因治疗上有很多优势,如：单链核酸的多态性基因分型、LNA寡聚体具有高效抑制端粒酶活性及LNA修饰的DNA核酶(LNAzymes)高效清除高级结构的RNA等,有良好的应用研究前景。     

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。