人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)是一类能侵染人类皮肤和粘膜基底层鳞状上皮细胞的、小的、双链DNA病毒。HPV能够在女性(宫颈、阴道、外阴、肛门和口咽部)和男性(口咽、肛门和阴茎)中引发多种癌症,也可诱发许多良性疾病,如生殖器疣、扁平疣等。全世界范围内,每年大约有500,000例宫颈癌患者发病,导致超过250,000病人死亡,这使得宫颈癌成为女性健康的第二大杀手。因此,通过对高危型HPV的识别,可以采用免疫或其他靶向治疗的方法来预防癌症的发生。HPV致癌蛋白E6是引发HPV相关恶性肿瘤所必需的,它在由HPV所引起的癌症和癌前病变的转化细胞中,能够一直表达并可以保持转录活性。E6蛋白通过靶向许多细胞通路来确保病毒DNA的复制,它在与HPV相关的肿瘤中是一个主要的致癌蛋白。E6和E7是宫颈癌细胞中唯一表达的HPV蛋白,且经常被看作是宫颈癌产生的标志。HPV L1重组表达载体在牛痘、杆状病毒或酵母系统中表达能够形成类病毒粒子(virus-like particles,VLPs)。VLPs是由大约72个L1五聚体组装形成的类似于天然病毒的壳体。目前,VLPs虽然主要用于疫苗的研究,但是在基因治疗和药物传递等其他生物医学方面,VLPs也显示了巨大的潜力。多金属氧簇是一类前过渡元素-氧阴离子簇,它具有明确的尺寸和可配置的电荷,而且还具有产生有机-无机杂化的能力。以上这些优势,使得多金属氧簇在抗癌、抗病毒、抗肿瘤及抗菌等方面有着巨大的潜力。此外,一些多金属氧簇有着特殊的光学性质,因而它们可以作为一种新型的探针应用于生物标记和识别。在本论文中,我们基于分子间的相互作用研究了一种含Eu的多金属氧簇作为分子探针去识别HPV早期致癌蛋白E6以及类病毒粒子包覆双链DNA的过程。我们希望该研究可以为HPV的早期识别及治疗提供一个新的思路。本研究的第一部分,我们利用含Eu的多金属氧簇灵敏的荧光特性,选择了一个含有9个负电荷的多金属氧簇EuW10作为荧光探针去检测HPV早期致癌蛋白E6。首先,基于本组之前的工作,我们选择了HPV E6蛋白上一段富含碱性氨基酸的小肽,并构建了一个小肽和EuW10相互作用的平台,从而实现了EuW10对E6蛋白的检测。在E6小肽与EuW10相互作用的研究中,我们发现E6小肽能同EuW10自组装成一个规整的球体,并且E6小肽可促使EuW10的荧光显著增强。之后我们利用时间分辨荧光、等温滴定量热法对二者的作用机理进行了揭示,发现二者相互作用的主要驱动力为静电相互作用。在明确了E6小肽同EuW10之间具有强烈的相互作用后,我们进一步利用EuW10对E6蛋白进行了检测。结果发现,E6蛋白同样可以与EuW10自组装成球体,并能使得EuW10的荧光显著增强。这说明我们利用EuW10检测E6蛋白的方法是可行的。通过这一部分的研究,我们为多金属氧簇作为生物探针的应用提供了实践支持,这对HPV引起的宫颈癌的癌前早期检测具有重要的意义。本研究的第二部分,我们利用HPV16 L1五聚体通过体外自组装的方法将双链DNA包覆到VLPs内部,通过引入一种具有AIE效应的荧光小分子探针——DSAI标记目标dsDNA,实现了对目标DNA的荧光监测和表征。另外,我们还结合一系列的生物和化学手段对组装后病毒粒子的粒径、成分进行了表征,从而证明DSAI-dsDNA确实能被包覆到组装后的VLPs中。本章节的研究结果对进一步发展以VLPs为载体的基因传递研究将将具有至关重要的意义。尤其是,我们引入的荧光小分子探针具有实时监测目标dsDNA的能力。该监测方法方便、快捷且成本低,为进一步开展以VLPs为载体的基因传递研究提供了便利。