細胞凋亡相關功能分子的雙光子螢光成像與生物感測

《細胞凋亡相關功能分子的雙光子螢光成像與生物感測》是依託華東師範大學，由鄭婷婷擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：細胞凋亡相關功能分子的雙光子螢光成像與生物感測
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鄭婷婷
• 依託單位：華東師範大學

項目摘要

細胞凋亡是一種與腫瘤的發病機制及化學治療相關的重要生物學過程，其相關功能分子的定性定量分析是研究細胞凋亡過程的關鍵。而如何原位、實時地檢測細胞內部和膜表面的功能分子亟需在分析方法和關鍵技術上取得突破。本項目以細胞凋亡過程中蛋白質、核酸、活性小分子等的定性定量分析、分布成像及動態變化為研究目標，合成具有雙光子特性的多功能納米材料，利用靶分子和內參比分子的功能化修飾，構築高靈敏、高選擇、高準確、高通量的檢測納米探針；發展以雙光子螢光技術為核心的適用於細胞微區分析並且能夠獲取分子濃度、分布成像和動態變化等多元信息的增強螢光光譜新方法新技術。在此基礎上，深入研究細胞凋亡過程中相關生物小分子與蛋白質、核酸等大分子的相互作用動力學，為進一步探究細胞凋亡過程中的分子機制提供基礎，為細胞凋亡技術在生命研究及疾病治療中發揮更重要的作用提供分子學基礎。

結題摘要

細胞凋亡是一種與腫瘤的發病機制及化學治療相關的重要生物學過程，其相關功能分子的定性定量分析是研究細胞凋亡過程的關鍵。而如何原位、實時地檢測細胞內部和膜表面的功能分子亟需在分析方法和關鍵技術上取得突破。本項目首先通過細胞內原位合成以DNA為模板的銀納米簇，實時監測端粒酶活性，研究發現幹細胞的增殖、分化和凋亡過程均與端粒酶活性息息相關；隨後合成了一種基於硫化銅的多功能納米材料，首次實現了細胞凋亡過程中鐵離子濃度和α-突觸核蛋白聚集度的同時監測，發現鐵離子濃度和α-突觸核蛋白聚集度呈正相關，並利用硫化銅的光熱效應，通過α-突觸核蛋白聚集體解聚實現了帕金森病模型小鼠（MPTP）中的診療一體化；此外，又設計和製備了磁性金納米星功能化的三肽級聯靶向納米探針，實現了從線粒體途徑和死亡受體途徑共同調節細胞凋亡狀態並實時監測，進一步提高了腫瘤治癒率。在此基礎上，申請人還將研究拓展到與凋亡相關的細胞自噬，創建了一種基於氧化鉬的螢光、拉曼雙模式納米探針，同時監測細胞自噬相關的兩種miRNA，並研究了光熱治療（PTT）療效與自噬水平之間的關係：在氧化鉬介導的PTT過程中，miR-18a *和miR-4802的濃度明顯下降，說明氧化鉬介導的PTT過程能通過下調miR-18a *和miR-4802的濃度來提高細胞的自噬水平；而同時，PTT誘導的自噬又抑制了PTT效率；因此，通過調節細胞內自噬水平是一種提升PPT診療效率的潛在手段。隨後，設計並製備了一種基於碳點的螢光壽命成像的雙光子納米感測器，用於細胞自噬及凋亡的標誌酶ATG4B和Caspases 3的同時檢測，實現了活細胞和腦組織中自噬和凋亡水平的評估，為神經退行性疾病的治療提供了潛在的理論依據。本項目的以上研究成果，為細胞凋亡技術在生命研究及疾病治療中發揮更重要的作用提供了分子學基礎。