多功能微流控筛选平台用于核酸适配体高效筛选

注：文末有研究团队简介 及本文作者科研思路分析

随着社会不断发展，人们对健康越来越关注。在抗争各种威胁健康的疾病过程中，寻找特异性识别疾病标志物的亲和试剂是其诊断和治疗的关键。近日，武汉大学生物医学分析化学教育部重点实验室研究人员通过借助磁珠图案化微流控芯片，建立了一个多功能的核酸适配体筛选平台。

核酸适配体由于其体外筛选、化学合成及靶分子广泛等特点，成为下一代亲和试剂，受到极大关注。然而，高质量核酸适配体的缺乏逐步成为其广泛应用的一个重要瓶颈。其主要原因是常规的筛选方法耗时耗力，需耗费大量的资源。

微流控芯片，由于具有微型化、自动化和集成化等特点，为核酸适配体的筛选提供了新的手段。通过磁场集成，微流控芯片的操控更加简便而且具有非接触的特点。相较于在微流控芯片中用磁泳分离进行核酸适配体筛选的方法，该团队通过磁珠图案化微流控芯片，建立了一个更可控的多功能高效筛选平台。

该筛选平台具有高磁场梯度和涡流强度，能在连续流条件下进行核酸孵育。与传统核酸筛选方法相比，这更有助于消除非特异性核酸的吸附，并且能结合流体冲洗进一步提高筛选的压力。另外，负筛选单元的集成提高了筛选特异性。为避免筛选过程的盲目，该团队借助荧光标记核酸库，实现筛选进程的原位监测和实时评估。最终，仅需两轮，该方法就可筛选出对肿瘤标志物（MUC1）具有高亲和力、高特异性的核酸适配体。该多种功能平台通过严苛筛选条件、监控筛选进程，使筛选变得更加高效和可控，为高质量核酸适配体的产生提供了一个有效方法。

这一成果近期发表在《Analytical Chemistry 》上，文章的第一作者是武汉大学博士研究生洪少力。

该论文作者为：Shao-Li Hong, Ya-Tao Wan, Man Tang, Dai-Wen Pang, and Zhi-Ling Zhang

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Multifunctional Screening Platform for the Highly Efficient Discovery of Aptamers with High Affinity and Specificity

Anal. Chem., 2017, DOI:10.1021/acs.analchem.7b00684

生物医学分析化学教育部重点实验室简介

 “生物医学分析化学教育部重点实验室”依托武汉大学化学与分子科学学院分析化学国家重点学科（包括与生命科学学院和医学院长期合作基础上形成的“新型生物医学探针技术基础及应用”，国家自然科学基金委员会分析化学创新研究群体）创立。实验室一直致力于生物医学研究及临床诊断等相关的分析新方法研究，面向科学前沿和国家重大需求，完成和承担了基因芯片、微流控芯片、单细胞分析、生物活性物质（如神经递质）分析、纳米生物医学探针、量子点标记肿瘤成像诊断、病毒侵染历程研究的活体动态示踪与成像、复杂生物样品预处理、生物医学分析仪器等方面的一系列国家重大项目，包括国家“973”（首席单位2项）、“863”、“十五”攻关、国家自然科学基金重大、重点、创新群体、国家杰出青年科学基金等项目。同时，还承担了教育部重大、重点、创新团队等项目，在生物医学分析、毒品和兴奋剂检测、临床诊断研究以及分析试剂商品化等方面形成明显的优势。

科研思路分析

Q：这项研究想法是怎么产生的？

A：我们团队多年来聚焦于磁珠图案化微流控芯片的控制及其生物应用。借助磁珠的图案化控制，微流控芯片能够提供一个很好的分析操作平台。结合目前核酸适配体发展中面临的问题，我们由此在这个平台进行核酸适配体筛选的尝试。

Q：在研究过程中遇到的最大挑战在哪里？

A：研究过程中最大的挑战是如何利用磁珠图案化芯片建立一个多功能的筛选平台，去充分提高核酸适配体筛选的效率。在平台建立过程中，涉及到化学-物理-生物等学科的知识，我们常常需要立足化学专业，同时进行着物理的设计与加工，还得了解生物的应用。在这其中，生物医学分析化学教育部重点实验室多年的交叉研究背景，给我们带来了很大的信心。

Q：本项研究成果最有可能的重要应用有哪些？哪些领域的企业或研究机构最有可能从本项成果中获得帮助？

A：提高核酸适配体的筛选效率，并且使筛选的过程变得可控对于新的核酸适配体的发现具有重要的作用。由于核酸适配体目前在肿瘤诊断和治疗，以及食品安全等方面具有了广泛的应用，该研究对核酸适配体的在相关领域的应用具有重要的推动作用。