獲獎項目簡介
2024年分析測試科學(xué)獎二等獎：生物分子組裝、界面調(diào)控及囊泡靶標測量研究
完成單位：廣西醫(yī)科大學(xué)、湖北中醫(yī)藥大學(xué)
完成人：楊帆、張國軍、金丹、姚群峰、喻軼、張玉林、李玉桃、李新春
成果簡介：本成果屬于“生命分析化學(xué)”基礎(chǔ)研究。發(fā)展針對特定分子標志物的高靈敏、高特異性測量方法，不僅是生命分析化學(xué)和臨床檢驗醫(yī)學(xué)的內(nèi)在需求，也是醫(yī)藥健康與生命安全領(lǐng)域面臨的重要挑戰(zhàn)，對腫瘤和傳染性疾病的精準診斷和治療監(jiān)測具有重要意義。然而，實現(xiàn)高靈敏、高特異性生物分子檢測的關(guān)鍵在于（1）如何構(gòu)建高性能的生物傳感界面，增強分子探針與靶標識別效率，并降低非特異性吸附；（2）如何放大生物分子特異性識別信號，提高復(fù)雜基質(zhì)樣本中低豐度分子靶標定量檢測的靈敏度和特異性。基于此，本項目致力于發(fā)展高性能生物傳感新策略，并取得了多項創(chuàng)新性成果。
創(chuàng)新點及科學(xué)價值：
1、提出了“零”背景生物傳感界面的理念，突破了生物傳感界面的電荷排斥障礙，實現(xiàn)了高靈敏、高特異性生物檢測。（1）通過在生物傳感界面引入電中性的捕獲探針，形成“零”背景的識別界面，將一步自組裝的框架核酸作為超高電荷聚集體，協(xié)同電中性肽核酸（PNA）“零”背景傳感界面，在三維空間調(diào)控電極表面電量分布，實現(xiàn)了腫瘤外泌體miRNA的高靈敏、高特異性定量檢測；（2）在國際上率先構(gòu)建CD63抗體功能化的RGO-FET“零”背景傳感界面，直接對電負性外泌體和新冠病毒靶標（SARS-CoV-2 RNA）進行檢測。
2、構(gòu)建了多元、協(xié)同生物傳感界面，顯著提高了生物測量過程中界面生物分子識別效率，揭示了納米界面生物分子作用機制。（1）在國際上率先構(gòu)建了一種針對外泌體高靈敏度檢測的金納米顆粒增強型表面聲波多元協(xié)同傳感界面，產(chǎn)生顯著的質(zhì)量變化，從而提高檢測靈敏度。（2）揭示了高曲率多級納米結(jié)構(gòu)增強電極界面核酸堿基堆積效應(yīng)，利用捕獲探針協(xié)同堿基堆積探針實現(xiàn)接近完全互補捕獲探針的雜交效率，建立了通用型的miRNA檢測新方法。
3、發(fā)展了系列針對囊泡膜內(nèi)外標志物的高性能DNA納米探針及生物測量新方法，探索了腫瘤外泌體表型和基因型靶標動態(tài)變化規(guī)律。（1）通過構(gòu)建與靶向外泌體表面特定蛋白的適體熒光探針相結(jié)合，形成納米探針復(fù)合物，實現(xiàn)了腫瘤外泌體表型高靈敏、高特異性檢測；（2）發(fā)展了病毒啟發(fā)的“自驅(qū)動”多色外泌體分析新技術(shù)和高靈敏的雙循環(huán)納米探針同時檢測技術(shù)，實現(xiàn)了外泌體靶標超靈敏檢測，揭示了特定外泌體表型和基因型標志物在腫瘤中的正相關(guān)關(guān)系。
社會經(jīng)濟效益：該成果產(chǎn)生了24篇論文，包括10篇Anal. Chem.，5篇ACS Nano/Adv. Funct. Mater.，并為Natl. Sci. Rev., Trends Anal. Chem.等著名雜志撰寫綜述。10篇代表性論文被SCI引用637次（他引566次），1篇入選ESI TOP1%高被引論文。研究成果多次被學(xué)術(shù)網(wǎng)絡(luò)媒體亮點報道，多次被國內(nèi)外著名學(xué)者正面評價。部分研究成果授權(quán)中國發(fā)明專利3項。項目組兩名成員入選斯坦福全球前2%頂尖科學(xué)家和多項省級人才稱號。
應(yīng)用前景：該成果完成了若干與腫瘤、傳染性重大疾病相關(guān)的囊泡靶標分子的高靈敏、高特異性分析檢測，實現(xiàn)臨床腫瘤病人的鑒別診斷，在未來精準醫(yī)學(xué)和分子診斷領(lǐng)域顯示出較大的應(yīng)用前景。
