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东南大学顾宁教授团队的周昕博士发Nature materials文章

2015.11.05

  分子诊断是当代医学发展的重要前沿领域之一,内容主要包括对DNA、RNA、蛋白分子(包括抗原和抗体)及microRNA等biomarker分子的诊断。目前分子诊断的主题从最初的DNA定性分析发展到对未知DNA的高通量测序、DNA的定量分析、mRNA的转录水平测定、蛋白表达水平以及microRNA等的定量测定。确定这几类分子在人体样品(细胞、组织或体液)中的准确含量,可以判定人体是否感染病原体、疾病的进展情况以及判断治疗效果,为疾病预警和干预、个性化诊断和预后提供决策性依据,是分子诊断的核心内容。

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  在临床上广泛使用的Elisa和PCR技术,都是相对定量,必须用标准品进行平行反应来相对定量。近些年,纳米技术用于分子诊断的方法发展迅速。代表性的有基于纳米金标记的颜色法、拉曼光谱指纹以及生物条形码技术。另外,还有其它许多纳米材料形成的各式各样的结构(量子点、表面增强颗粒、树形结构、纳米管、纳米线、纳米悬臂结构、纳米电化学系统)用于构建各种分子诊断系统。这些基于纳米技术的定量检测方法,最终的检测信号皆是集团信号,不能实现一个信号对应一个目标,也就是说,不能寻址。

  我们课题组深谙生物学种族的特性及纳米技术的优点,利用了T7噬菌体的可修饰性以及快速生长繁殖的特性(一个T7噬菌体在3小时即可在其宿主平板上生长出一个肉眼可见的噬菌斑),采用生物分子操作技术与纳米合成修饰技术,制备了一种特殊的探针(一个纳米金上修饰一个T7噬菌体),实现了一个肉眼直接计数目标的可寻址(如,一个绿色噬菌斑对应一个A目标,一个红色噬菌斑对应一个B目标)的绝对定量检测策略(见示意图)。

  该策略通过对合成的microRNA纯净样品以及真实样本(细胞、血清及肿瘤组织)中microRNA的肉眼计数,证明了其高灵敏度(3 aM)、可寻址及肉眼直接计数的特性。

  该检测策略具有检测对象的通用性。对纳米粒子上的配体进行适当替换,不仅可检测核酸类分子,还可检测蛋白类分子,以及病毒等病原体。若将此策略进一步发展为自动化的检测系统,将可实现更快速的定量分析,具有良好的应用前景。

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