基于气压变化灵敏检测端粒酶活性的即时检测法

注：文末有研究团队简介 及本文作者科研思路分析

近几十年，即时即地检测（POCT）得到快速发展，其检测项目覆盖了几乎所有的医学检验领域，也逐渐延伸到司法、卫检、食品安全及进出口检验检疫等。目前，POCT具有庞大的市场需求，需要各种新技术融合到POCT中来，发展新型的POCT技术和仪器。陕西师范大学的金燕教授（点击查看介绍）团队与厦门大学的杨朝勇教授（点击查看介绍）合作，利用便携式气压计构建了一种灵敏检测肿瘤标志物的即时检测法。这一工作为发展POCT新技术提供了一种新的思路，其检测原理如下图所示。端粒酶是一种核糖核蛋白逆转录酶，以其自身的RNA作为模板，在人类染色体末端合成多个端粒重复的序列（TTAGGG），维持端粒长度的稳定，从而实现肿瘤细胞的永生化。底物TS末端被端粒酶延长的多个TTAGGG重复序列与铂纳米颗粒修饰的互补DNA（PtNP/cDNA）杂交，可将纳米催化剂富集到磁珠表面。他们将端粒酶的自放大作用、高效的产气反应和磁珠的分离富集作用相结合，便携式气压计可以检测出单个HeLa细胞中的端粒酶活性，通过比较气压变化值，可区分不同细胞系内端粒酶活性的差异。与以往的检测方法相比，该方法首次利用气压变化在单细胞水平即时检测端粒酶的活性，对研究不同种类单细胞间的端粒酶活性差异具有重要的意义。自动化、小型化、检验项目的多样化、集成化是未来POCT技术和分析仪器的发展方向。小巧价廉的便携式气压计非常适合用于构建通用型的POCT检测平台。

这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是陕西师范大学的硕士研究生王彦君。

该论文作者为：Yanjun Wang, Luzhu Yang, Baoxin Li, Chaoyong James Yang and Yan Jin

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Point-of-Care Assay of Telomerase Activity at Single-Cell Level via Gas Pressure Readout

Anal. Chem., 2017, 89, 8311, DOI: 10.1021/acs.ananchem.7b01529

金燕教授简介

金燕，陕西师范大学化学化工学院教授，2004年12月于湖南大学获得分析化学理学博士学位，2005年至2006年在清华大学化学系博士后流动站从事博士后研究，2006年底到陕西师范大学化学与化工学院工作，2012年11月至2013年11月在美国佛罗里达大学化学系谭蔚泓教授课题组从事访问学者研究。

目前主要的研究方向为生物传感及生化分析，研究工作主要集中在光学生物传感与分析、药物筛选研究等方面；迄今为止，申请中国发明专利7项，其中已授权发明专利3项；生化分析及生物传感新原理和新方法研究方面的成果分别获得陕西省高等学校科学技术奖一等奖和陕西省科技进步奖二等奖；先后在Analytical Chemistry、Biosensors and Bioelectronics、Chemical Communications、ACS Applied Materials & Interfaces 等国内外期刊上发表论文60多篇，发表的论文他人引用1300多次；近年来，先后主持了3项国家自然科学基金，2010年入选教育部新世纪优秀人才资助计划。

金燕

http://www.x-mol.com/university/faculty/12362

杨朝勇

http://www.x-mol.com/university/faculty/14060

科研思路分析

Q：这项研究最初是什么目的？

A：我们的研究兴趣是发展简单、灵敏、可靠的检测端粒酶活性的新方法。端粒酶是一种肿瘤标志物，对其活性的灵敏检测在癌症的预测、诊断和治疗方面具有重要的作用。检测端粒酶活性有经典的端粒重复序列扩增法和许多无需PCR扩增的新方法，尽管在灵敏度和实验操作方面已经取得了很大的进展，但是仍面临着一些问题。例如，大多数检测端粒酶活性的方法只检测了肿瘤细胞的平均端粒酶活性，无法反映单细胞间端粒酶活性的差异。而且这些方法基本需使用非便携式仪器，缺乏使用便携式仪器检测端粒酶活性的即时检测技术。基于此，该工作拟以端粒酶为研究对象，构建简便、灵敏检测端粒酶活性的即时检测法。

Q：研究过程中遇到哪些挑战？

A：该研究中的最大挑战是实现单细胞端粒酶活性的检测：首先是单细胞的捕获，其次是如何可靠灵敏地检测单细胞中端粒酶的活性。我们对实验装置进行了改进，实验装置优良的气密性使气压信号测定更稳定、信号变化更为显著。我们不断优化实验条件，使单细胞中端粒酶引起的气压变化足以用于端粒酶活性的可靠检测。

Q：该研究成果可能有哪些重要的应用？

A：该研究成果将会有较为广阔的应用前景。廉价的便携式气压计不仅可以用于疾病标志物的灵敏检测，还可以用于食品中真菌毒素、重金属和农药残留的即时检测等。