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基于光学超分辨成像的端粒酶活性检测技术研究

2020-12-08阅读(528)

基于光学超分辨成像的端粒酶活性检测技术研究

论文摘要

超过85%的肿瘤细胞表现出端粒酶活性,肿瘤细胞无止尽地增殖能力与端粒酶密切相关。因此,端粒酶的活性可以作为癌症早期诊断的依据。本文提出了一种基于超分辨成像的端粒酶活性检测方法,实现了对端粒酶的成像和定量检测,为癌症早期诊断提供一种新的技术手段。本文将端粒酶引物偶联到CdSSe/ZnS量子点（CdSSe/ZnS QDs）上,以FAM染料修饰的端粒互补DNA（FAM-DNA）作为成像探针。在端粒酶的作用下端粒酶引物的3’端会延伸出端粒DNA序列（TTAGGG）n。端粒酶的浓度不同,端粒酶引物上延伸出的端粒序列长度也不同,通过对延伸出的端粒进行超分辨成像来对样品中的端粒酶浓度进行定量检测。本文首先将端粒DNA偶联到CdSSe/ZnS QDs上,直接对端粒进行成像,来验证成像方案的可行性。CdSSe/ZnS QDs在488纳米的激光下发出红色荧光,FAM-DNA探针在488纳米的激光照射下发出绿色荧光,通过CdSSe/ZnS QDs和FAM-DNA两个通道的荧光信号共定位来排除假阳性信号。为了获得更好的成像效果,我们采用了DNA-PAINT技术,在成像缓冲液中加入FAM-DNA探针,通过探针与端粒的杂交-解离获得更好的闪烁特性。通过控制成像缓冲液中探针的浓度来控制荧光信号的开-关时间比,从而获得最佳的实验条件。这种方法的检测限为1个细胞每100μL。在成功实现端粒酶浓度定量检测后,考虑到有机染料的量子产率低等问题,我们继续开发出了一种新的超分辨成像探针。用微波辅助法制备出硅量子点（Si QDs）,Si QDs表面带有大量的氨基,为偶联生物识别配体提供了很多结合位点。同时Si QDs有很好的生物相容性,适用于活细胞成像。此外,Si QDs尺寸小且具有荧光闪烁特性,适用于超分辨成像。首先,我们将Si QDs与CD63核酸适配体偶联得到能靶向标记外泌体的成像探针,验证了Si QDs可适用于超分辨成像。随后,我们将Si QDs和端粒序列互补DNA偶联作为端粒酶检测的成像探针,初步进行了端粒和端粒酶成像实验。综上,我们利用超分辨成像的方法进行了端粒酶浓度的定量检测,这为端粒酶检测提供了一个新思路,该方法有助于癌症的早期诊断。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 超分辨成像技术概述
  •   1.2 超分辨成像技术概述
  •   1.3 论文的主要工作
  • 第二章 端粒超分辨成像
  •   2.1 引言
  •   2.2 实验仪器
  •   2.3 实验试剂
  •   2.4 实验方法
  •     2.4.1 基于Cd SSe/Zn S量子点的靶探针的制备
  •     2.4.2 基于DNA-PAINT成像技术的端粒成像实验
  •   2.5 实验结果与讨论
  •   2.6 本章小结
  • 第三章 基于超分辨成像的端粒酶活性检测
  •   3.1 引言
  •   3.2 实验仪器
  •   3.3 实验试剂
  •   3.4 实验方法
  •     3.4.1 端粒酶的提取
  •     3.4.2 基于Cd SSe/Zn S量子点的靶标探针的制备
  •     3.4.3 端粒酶活性检测
  •     3.4.4 端粒酶延伸端粒过程的实时观测
  •   3.5 实验结果与讨论
  •   3.6 本章小结
  • 第四章 硅量子点的制备、表征及端粒成像初探
  •   4.1 引言
  •   4.2 实验仪器
  •   4.3 实验试剂
  •   4.4 实验方法
  •     4.4.1 硅量子点的制备
  •     4.4.2 基于SiQDs的外泌体探针的制备
  •     4.4.3 硅量子点的荧光闪烁特性测试
  •     4.4.4 外泌体SMLM成像
  •     4.4.5 基于SiQDs的端粒成像探针的制备
  •     4.4.6 基于SiQDs探针的端粒SMLM成像实验
  •   4.5 实验结果与讨论
  •     4.5.1 硅量子点及外泌体成像探针的表征
  •     4.5.2 基于SiQDs的外泌体超分辨成像
  •     4.5.3 基于SiQDs的端粒DNA-PAINT成像
  •   4.6 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  •   5.1 总结
  •   5.2 展望
  • 致谢
  • 研究生期间的学术成果
  •   期刊论文
  •   中国发明专利
  • 参考文献

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 宗君珠

    导师: 崔一平,宗慎飞

    关键词: 超分辨成像技术,端粒酶活性检测

    来源: 东南大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,医药卫生科技,信息科技

    专业: 物理学,肿瘤学,无线电电子学,计算机软件及计算机应用

    单位: 东南大学

    基金: 973计划项目(2015CB352002)

    分类号: R730.4;TP391.41;TN249

    DOI: 10.27014/d.cnki.gdnau.2019.002389

    总页数: 57

    文件大小: 2108K

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