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【基金标书】2010CB732400-仿生分子识别技术在生物医学应用的基础研究.doc


文档分类:医学/心理学 | 页数:约31页 举报非法文档有奖
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文档列表 文档介绍
项目名称:
仿生分子识别技术在生物医学应用的基础研究
首席科学家:
鞠熀先南京大学
起止年限:
2010年1月-2014年8月
依托部门:
教育部
一、研究内容
本项目基于生命科学、材料科学、信息科学、肿瘤学、临床诊断学、化学等学科的发展与综合交叉,结合成像、仿生和纳米技术的创新成果,力求将仿生分子识别体系发展成分子识别与早期诊断的有效工具,发现癌变细胞的特异性生物标志物,而发现癌变标志物与药物靶点的筛选又有异途同归、异曲同工的功效,因此可为致癌机制研究与癌症早期诊治新方法的发展奠定基础。围绕这一基本科学问题,将从仿生分子识别体系的弱相互作用及其演化规律、分子识别探针的合成与筛选方法、新型生物标志物的甄定、高灵敏传感与成像方法和癌症的早期诊治与预警研究等几个方面解决相关的科学问题:
(1)仿生分子识别体系的弱相互作用规律及其识别探针的设计与筛选:
分子识别源于识别探针与目标分子的相互作用,因此仿生分子识别体系基础研究的重点和关键首先是仿生分子识别体系的构-效关系研究和生物作用机制的阐述。通过建立相关的理论模型,可使整个项目的开展在有序和理性的层次上进行,实现识别探针的设计与筛选从“被动模仿”到“主动模拟”的飞跃,提高筛选效率和分子识别性能。
(2)新型生物标志物的甄定:
制约癌症早期诊断的一个重要因素是特异性生物标志物的缺乏,从体液与癌变细胞质筛选生物标志物又面临方法学的难题和灵敏性的局限。本项目基于核酸适体结构识别高特异性和高灵敏的检测新方法,通过癌变细胞表面受体的核酸适体特征分子图谱与特征分子指纹,甄定新型特异的癌症标志物,为癌症标志物的筛选、早期诊断和致癌分子机制研究提供新的思路。
(3)高灵敏仿生分子识别成像与传感方法:
癌症早期诊断存在的关键问题是检测方法操作复杂、价格昂贵、灵敏度与准确性不高。解决仿生分子识别成像与传感方法中的基本科学问题,可建立灵敏、快速、简便、特异的癌症检测方法,实现肿瘤的早期准确诊断与预警。
主要研究内容包括:
围绕拟解决的关键科学问题,本项目主要开展四方面的研究工作:分子识别体系识别机制的基础研究,分子识别体系的设计与识别探针的合成、筛选及性能研究,基于仿生分子识别体系的高灵敏高选择性的传感与成像方法的建立,生物标志物甄定、癌症早期诊断与预警。具体研究内容如下:
(1)分子识别机制与理论模型:
利用现代波谱、多维核磁共振、单分子技术等生物物理方法,研究核酸适体、分子印迹材料和纳米生物探针分子识别过程中的分子间弱相互作用,获得识别分子的三维结构信息和分子作用过程的热力学与动力学参数,探讨纳米界面体系探针分子与生物标志物识别的化学本质。根据分子识别过程中所涉及的化学组成、空间结构和结合位点等信息,研究探针与目标分子的识别动力学机制以及受外场的影响,从分子角度出发,利用化学计算、分子模拟和分子设计,开展仿生分子识别体系的构-效关系研究,阐述分子识别的作用机制、表达与变化模式。建立相关的理论模型,为仿生分子识别体系的构建、筛选和性能评估,以及新仿生分子识别体系的设计提供理论指导。这部分工作将是课题1的研究内容。
(2)分子识别体系的设计与识别探针的合成、筛选及性能研究:
通过仿生、目标筛选、模板诱导、分子裁剪、功能化衍生等手段,设计、合成并筛选具有独特性能的分子识别体系¾¾ 核酸适体、分子印迹材料和纳米生物探针。在核酸适体筛选方面,将以细胞筛选为重点,发展针对蛋白质、细胞、组织等不同生物靶标
在复杂混合体系中核酸适体的筛选方法,并通过对单个碱基、磷酸骨架的化学修饰或使用非天然核酸单体等方法提高核酸适体在复杂环境中的特异性和抗核酸酶降解的稳定性,研究其与靶标结合的亲和力和特异性。在分子印迹材料方面,将以2D分子印迹技术和可控分子印迹技术为重点,结合纳米材料和功能高分子合成领域最新研究成果,考察三维空间结构、氢键、静电力、疏水作用对生物大分子识别的影响;选择癌细胞表面特异膜蛋白作为印迹对象,通过合成膜蛋白的分子印迹纳米材料,实现对癌细胞的识别检测。纳米生物探针的构建与性能研究将首先自主设计、开发特异、灵敏、简便、经济的仿生识别分子与光、磁敏双功能纳米粒子;用这些仿生识别分子修饰多种纳米材料,赋予纳米粒子的仿生识别功能,或用生物识别分子桥联双功能纳米粒子,形成光-磁-生物靶向三功能复合纳米探针,发展用于高灵敏生物传感和生物成像的纳米生物探针,考察探针对单个分子或靶向细胞的识别能力,研究其相互作用的动力学过程,并用于光电磁信号的传导与放大和癌症早期诊断。这部分工作将是课题2与3的主要研究内容。
(3)高灵敏高选择性的传感与成像方法:
利用仿生分子识别新体系的高选择性和高亲和力,结合仿生分子识别体系功能化方法,综合运用各种纳米技术构建纳米结构生物传感界面,建立癌

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  • 上传人一文千金
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  • 时间2011-12-28
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