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随着生命分析化学的快速发展,人们对于细胞内多组分同时分析的需求与日俱增,多色细胞成像方法由于其直观、可视、多组分分析等特性受到越来越多的关注。开发新的多色成像方法和成像探针对于研究细胞内物质相互作用、细胞间通讯等生物学问题,实现更准确的疾病诊断具有重要意义。功能化DNA探针由于其优异的物质识别能力、良好的生物相容性、易于多功能化等特点在多色成像应用方面具有独特的优势。本论文旨在通过设计新的多色成像探针,建立新的多色成像方法实现癌细胞的区分和细胞内的多组分同时成像。主要的研究内容包括以下三个部分:1.我们发现由于核酸适体探针的部分降解,染料标记的核酸适体探针在完全培养基中与细胞的作用结果不仅与序列相关,还与染料种类及染料取代基有关。充分利用部分核酸适体对不同细胞的选择性相互作用、染料标记的核酸适体的部分降解效应以及降解产物与不同细胞不同程度的作用,我们建立了基于三种染料标记的核酸适体的多色同时成像新方法,以培养后单个细胞上三种染料的荧光强度作为区分依据,在完全培养基中不仅在单细胞水平上实现了癌细胞和正常细胞的区分,还实现了不同种类癌细胞的区分。该方法为癌细胞的早期识别提供了新的选择。2.我们将DNA四面体结构与DNA竞争性链置换反应有机结合起来设计了一种DNA四面体多色荧光探针。该探针具有合成简单、特异性好、响应速度快、抗酶降解、可穿膜等特点。我们利用该探针对细胞内三种m RNA进行同时成像分析,研究了MCF-7细胞与MCF-10A细胞中三种mRNA的表达差异以及MCF-7细胞在不同药物刺激后的表达差异。该方法在癌症早期检测方面具有潜在应用价值。3.我们利用羟基自由基对单链核酸的清除效应设计了一种DNA四面体比率型多色荧光探针。该探针利用羟基自由基对探针内共振能量转移现象的影响,在对羟基自由基的比率检测的同时实现了pH的半定量检测,具有合成简单、可穿膜、比率检测、细胞器定位等优点。利用该探针,我们实现了细胞内溶酶体定位的pH和羟基自由基的多色成像分析。这部分工作为细胞内不同物质相互作用关系的原位同时研究提供了一种新手段。