2009年第4期NEWS栏目:基于磁珠和纳米粒子的电化学发光扩增方法快速 ...
端粒酶又称端粒末端转移酶,是一种能延长端粒末端的核酸蛋白复合物,它能够以自身的RNA为模板合成端粒重复序列TTAGGG,从而得以维持端粒长 度,使某些增殖旺盛的细胞和肿瘤细胞的端粒维持动态平衡。端粒酶在正常人体细胞中为低表达状态,而研究表明,在恶性肿瘤细胞中端粒酶呈广谱的表达,大于 85%的人体肿瘤中端粒酶活性显著增高,这些特征使得端粒酶可被看作为一种通用的癌症标记物。因此,开发一种理想的端粒酶活性检测方法对癌症的诊断、端粒 酶抑制剂的筛选、xxxx过程的监控有着重要的意义。目前检测端粒酶活性主要通过PCR的方法,这种方法的优点是灵敏度高,然而,由于PCR方法本身容易 导致假阴性和假阳性的出现,这就限制了这种方法对端粒酶活性的xx量化。
        华南师范大学激光生命科学教育部重点实验室邢达课题组研究人员将纳米技术、电化学发光、生物技术结合起来,开发了一种高灵敏度的电化学发光扩增方法,实现了非PCR的端粒酶活性检测。(Anal. Chem. 2009, 81, 255–261)

图1. 基于磁珠和纳米粒子的电化学发光扩增方法检测端粒酶活性

        该方法(见图1)首先构建了一种高效的电化学发光纳米探针,这种探针的构建主要基于金纳米粒子大的比表面积特性。通过设计两种核酸探针,一种为标记上三联 吡啶钌的信号探针,另一种为与端粒序列互补的捕捉探针,通过控制两种探针的比率(1:100),共标记在30 纳米粒径的金纳米粒子上。通过计算,每个纳米粒子大约能标记上200条的信号探针,这促使了纳米粒子作为一个多价的信号扩增载体。通过的对化学合成的端粒 序列进行检测,并比较常规的线性的非扩增的电化学发光探针,发现电化学发光纳米探针能够降低检测限约两个数量级。
        端粒酶能够利用自身的RNA链为模板合成端粒酶重复序列TTAGGG,对端粒酶活性的检测,该方法用一种5端生物素化的端粒合成引物,在端粒酶的作用下以 端粒RNA模板合成端粒重复片段,该生物素化的端粒酶合成产物与电化学发光纳米探针杂交,然后用链霉亲和素修饰的磁珠分离并富集杂交产物,磁珠-端粒酶合 成产物-电化学发光纳米探针复合物{zh1}被注入电化学反应池,通过三联吡啶钌与三丙胺在电极表面的氧化还原反应,在铂电极表面产生光子。由于电极下面的磁场 作用,所以整个复合物能被富集在电极表面,形成局部的高浓度探针区域,大大增强了光子的信号强度。

图2. 灵敏度结果

        该方法通过纳米粒子的信号扩增和磁珠的富集,获得了非常高的灵敏度。通过对人宫颈癌细胞(HeLa)的检测发现低至500个细胞的端粒酶活性能够被检测出来(见图2)。而用常规的非扩增的电化学发光探针,即使10000个细胞才得到微弱的信号。
        该技术尽管在灵敏度上低于PCR方法,但是由于此方法大大的减少假性信号的可能,因此数据更为可靠;此外该方法利用磁珠作为分离和固定基质,因此拥有自动 化的潜能;{zh1},该方法无须做出改动既可实现在商品化仪器上的应用,所以该方法有望成为一种一线的癌症诊断方法。



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