恶性肿瘤相关内源性microRNA的荧光检测方法研究

【摘要】：目前,恶性肿瘤相关生物标志物的发现,以及针对性地开发出高效便捷的检测手段已成为癌症早期诊断研究的热点。研究表明,恶性肿瘤细胞内的非编码微小核糖核酸(MicroRNA,miRNA)通常在患病早期的细胞或组织中即会产生明显的表达含量异常,能够作为重要的恶性肿瘤相关生物标志物。本论文将荧光检测方法与特定设计的脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)序列相结合,构建对癌细胞中miRNA高灵敏度、高特异性的识别成像体系并对其实际应用进行探索,开展了如下研究工作:基于施陶丁格还原反应(Staudinger reduction)设计了一例通过碱基互补配对检测内源性miRNA的荧光探针HMSR。该探针通过杂交结合于miRNA上而引发连接于DNA末端的分子发生Staudinger反应,使荧光母体的荧光从猝灭状态转变为发光状态。HMSR探针表现出良好的特异性及较高的灵敏度,检测限达到1.3×10-15M。该探针具备在活细胞样本及组织样本中单、双光子成像性能,其最佳双光子激发波长为785 nm。此外,该探针具备潜在的临床应用前景,在40份血清样本的检测中,可通过荧光强度差异明确区分癌症患者。以上结果为今后研究开发癌症早期诊断方法提供了新的思路。基于端粒酶能够以特定DNA序列为引物,在3’末端延伸脱氧核苷酸片段的特点,通过荧光共振能量转移(Fluorescence resonance energy transfer,FRET)效应的荧光发光原理,构建了一例以金纳米粒子作为载体检测内源性miRNA的比率型荧光探针TCFR。该探针通过产生比率型检测信号从而减少假阳性信号的产生。除此之外,miRNA能够在端粒酶存在的测试体系内多次结合纳米探针TCFR而使探针具备较高的灵敏度,检测限达到2.3×10-15M。此外,该探针可以在过表达的内源性miRNA及端粒酶的协同作用下,在活细胞荧光成像中放大检测信号差异,而筛选出恶性肿瘤细胞。基于还原型谷胱甘肽(Glutathione,GSH)能够靶向还原二硫键的特点,构建了一例以金纳米粒子为载体检测内源性miRNA的比率型荧光探针GCN。当GSH作用于二硫键后,能够促使DNA序列自组装进而使连接于DNA末端的荧光染料发生FRET效应。同时,每个金纳米粒子作为载体可以转运约58个功能性DNA序列,通过胞吞作用高效跨膜而进入细胞。其中,以金纳米作为载体,通过金与巯基之间形成Au-S共价键能够极大降低核酸降解的程度和速率。利用内源性miRNA和GSH作用于纳米探针GCN促使核酸序列进行自组装,通过检测活细胞内miRNA的含量差异,在荧光成像中明显区分恶性肿瘤细胞与正常细胞。