CN105527433A - 一种检测肿瘤标志物的荧光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测肿瘤标志物的荧光方法,本发明以导电高分子作为荧光传感材料,以核酸适配体作为分子识别元件,使核酸适配体通过静电相互作用与导电高分子形成复合物,使导电高分子荧光猝灭,肿瘤标志物与核酸适配体结合后,使核酸适配体离开导电高分子,导电高分子荧光恢复,从而实现对肿瘤标志物的检测;本发明提供的方法处理更快捷,简化了探针的构建方法,能够方便检测到低水平的肿瘤标志物,在早期癌症的临床诊断方面具有重要意义。<!-- 2 -->
Description
技术领域
本发明属于生物传感及分析领域,特别涉及一种利用导电高分子和核酸适配体实现对肿瘤标志物的荧光检测方法领域。
背景技术
核酸适体(aptamer)是一类通过指数富集配体系统进化技术(SELEX)筛选出来的寡聚核苷酸片段,具有易合成、成本低、易储存及稳定性好等优点,任何一种靶物质都可以筛选出与之高度特异性结合的核酸适体,它对其靶分子具有高度的亲和力,并且可以通过化学生产获得,被誉为“化学抗体”。
肿瘤标志物(TumorMarker)即反映肿瘤存在的化学类物质。肿瘤标志物在肿瘤普查、肿瘤诊断、评价治疗疗效和高危人群随访观察等方面都具有较大的实用价值。癌胚抗原CEA是一种重要的肿瘤相关抗原,在结肠癌、胃癌、胰腺癌、肺癌等患者的胃液、唾液、胸腹水中CEA检测呈阳性率较高。甲胎蛋白AFP是早期诊断原发性肝癌最敏感、最特异的指标,AFP在大约80%的肝癌患者血清中升高,在生殖细胞肿瘤出现AFP阳性率为50%,在其它肠胃管肿瘤如胰腺癌或肺癌及肝硬化等患者亦可出现不同程度的升高。
发明内容
发明目的:提供一种简便、无标记、快捷的检测肿瘤标志物的方法。优点要放在有益效果中,不要放在发明目的中。
技术方案:本发明提出的检测肿瘤标志物的方法,以核酸适配体作为分子识别元件,使核酸适配体通过静电相互作用与导电高分子形成复合物,使导电高分子荧光猝灭;肿瘤标志物与核酸适配体结合后,使核酸适配体离开导电高分子,导电高分子荧光恢复,从而实现对肿瘤标志物的检测。本发明提供的方法处理更快捷,简化了探针的构建方法,能够方便检测到低水平的肿瘤标志物,在早期癌症的临床诊断方面具有重要意义。
本发明基于核酸适配体和导电高分子检测肿瘤标志物的荧光方法,包括以下步骤:
1)、将核酸适配体与导电高分子结合,形成复合物,进行荧光检测;
2)、将核酸适配体与肿瘤标志物结合,形成复合物;
3)、将核酸适配体与肿瘤标志物形成的复合物加至导电高分子溶液中,再次进行荧光检测。
其中,步骤1)中核酸适配体与导电高分子的结合是由于他们之间的静电作用,形成复合物,使得导电高分子的荧光猝灭。
步骤2)和3)中,当溶液中存在肿瘤标志物的时候,肿瘤标志物将诱导核酸适配体序列从游离态变成立体的三维空间结构,并形成复合物,增加了其与聚合物之间的距离,从而使得聚合物的荧光恢复。
其中所述的肿瘤标志物为癌胚抗原CEA和甲胎蛋白AFP;核酸适配体为癌胚抗原CEA的核酸适配体apt-18,其碱基组成为:5′-TTAACTTATTCGACCATA-3′,和甲胎蛋白AFP的核酸适配体apt-72,其碱基组成为:5′-GGCAGGAAGACAAACAAGCTTGGCGGCGGGAAGGTGTTTAAATTCCCGGGTCTGCGTGGTCTGTGGTGCTGT-3′。
荧光检测所用的仪器为荧光分光度计(RF-5301,日本)。荧光光谱测量条件:氙灯激发,激发和发射狭缝宽度为1.5nm和3.0nm,激发波长为392nm,发射波长扫描范围400-650nm;用300μL石英比色皿在室温下进行测量,样品体积200μL。实验过程中的缓冲液为10mMPBS,PH=7.4。
本发明的有益效果:根据本发明所述的荧光检测方法基于核酸适配体与导电高分子之间静电作用,使得导电高分子荧光猝灭的特点,以及核酸适配体与肿瘤标志物可形成立体空间结构远离导电高分子的特点,利用核酸适配体空间构型的改变对导电高分子荧光的影响,来实现对肿瘤标志物的检测。该方法操作方便,响应快,成本低,且具有较高的选择性,是一种分析效率较高的检测方法。
本发明的研究,以导电高分子作为荧光传感材料,且无需构建生物探针,以核酸适配体作为分子识别元件,以荧光检测为主要分析手段,实现了对肿瘤标志物的检测。本发明提供的方法处理更快捷,能够方便检测到低水平的肿瘤标志物,在早期癌症的临床诊断方面具有重要意义。
这种检测方法不仅利用了共轭聚合物的分子导线及荧光特征,同时利用了核酸适配体对肿瘤标志物的高亲和力和强特异性,可以克服传统检测方法中操作复杂、成本高、选择性差的缺点,具有高灵敏度、快速响应和强抗干扰能力。
附图说明
图1为检测肿瘤标志物的流程示意图。
图2为本发明所述方法,CEA的核酸适配体浓度选择图,即不同浓度apt-18对导电高分子的荧光猝灭图。
图3A为本发明所述方法检测CEA时,随着CEA浓度的增加,导电高分子荧光恢复的谱图。
图3B为本发明所述方法检测CEA时,随着CEA浓度的增加,导电高分子荧光恢复的趋势图,其中F0表示apt-18使导电高分子荧光猝灭效果最好的时候的荧光强度值,F表示溶液中有CEA时的荧光强度值。
图4为本发明所述方法检测CEA时,特异性和抗干扰性分析图,其中F0表示apt-18使导电高分子荧光猝灭效果最好的时候的荧光强度值,F表示溶液中有CEA时的荧光强度值。
图5为本发明所述方法,AFP的核酸适配体浓度选择图,即不同浓度apt-72对导电高分子的荧光猝灭图。
图6A为本发明所述方法检测AFP时,随着AFP浓度的增加,导电高分子荧光恢复的谱图。
图6B为本发明所述方法检测AFP时,随着AFP浓度的增加,导电高分子荧光恢复的趋势图,其中F0表示apt-72使导电高分子荧光猝灭效果最好的时候的荧光强度值,F表示溶液中有AFP时的荧光强度值。
图7为本发明所述方法检测AFP时,特异性和抗干扰性分析图,其中F0表示apt-72使导电高分子荧光猝灭效果最好的时候的荧光强度值,F表示溶液中有AFP时的荧光强度值。
具体实施方法
为了更好地理解本发明的内容,下面结合附图1,具体介绍检测肿瘤标志物的荧光方法。运用该技术包括如下三个步骤:
(1)、将导电高分子溶于10mM,PH=7.4的PBS缓冲溶液中,浓度为10μM;取10μM的导电高分子溶液180μL,向其中加入4μL核酸适配体,再补充缓冲液至体系中最终体积为200μL,混合均匀,立即测试其荧光光谱,此时体系中最终聚合物浓度为9μM。核酸适配体通过静电相互作用与导电高分子形成复合物,使导电高分子荧光猝灭;
(2)、取核酸适配体与不同浓度的肿瘤标志物各4μL,加至12μL的10mM,PH=7.4的PBS缓冲溶液中,混合均匀;将核酸适配体与肿瘤标志物的混合物置于37℃下孵育2分钟,使得核酸适配体与肿瘤标志物充分反应形成空间立体结构;
(3)、将核酸适配体与不同浓度肿瘤标志物形成的复合物分别加至10μM的180μL的导电高分子溶液中,混合均匀后立即测试荧光光谱。肿瘤标志物与核酸适配体结合后,形成空间立体结构使核酸适配体离开导电高分子,导电高分子荧光恢复,从而实现对肿瘤标志物的检测。
其中,荧光检测所用的仪器为荧光分光度计(RF-5301,日本)。荧光光谱测量条件:氙灯激发,激发和发射狭缝宽度为1.5nm和3.0nm,激发波长为392nm,发射波长扫描范围400-650nm;用300μL石英比色皿在室温下进行测量,样品体积200μL。实验过程中的缓冲液为10mMPBS,PH=7.4。
本发明实施例中所用的核酸适配体apt-18和apt-72均购自上海生物工程技术有限公司,碱基序列分别为5′-TTAACTTATTCGACCATA-3′和5′-GGCAGGAAGACAAACAAGCTTGGCGGCGGGAAGGTGTTTAAATTCCCGGGTCTGCGTGGTCTGTGGTGCTGT-3′;CEA购自上海领潮生物科技有限公司;AFP购自UnitedStatesBiological。
实施例1:检测癌胚抗原CEA
(1)将导电高分子溶于10mM,PH=7.4的PBS缓冲溶液中,配成浓度为10μM的溶液;取10μM的导电高分子溶液180μL,向其中加入不同浓度CEA的适配体(apt-18)4μL,再补充缓冲液至体系中最终体积为200μL,混合均匀,立即测试其荧光光谱,此时体系中导电高分子的最终浓度为9μM。核酸适配体通过静电相互作用与导电高分子形成复合物,使导电高分子荧光猝灭。实验结果如图2所示,当apt-18的浓度为400nM的时候,导电高分子的荧光猝灭效率最好,因此,后期实验中,选择apt-18的浓度为400nM。
(2)取400nM的适配体apt-18与不同浓度的癌胚抗原CEA各4μL,加至12μL的10mM,PH=7.4的PBS缓冲溶液中,混合均匀;将apt-18与CEA的混合物置于37℃下孵育2分钟,使得核酸适配体与CEA充分反应形成空间立体结构。
(3)将apt-18与不同浓度的CEA形成的复合物CEA/apt-18分别加至10μM的180μL的导电高分子溶液中,混合均匀后立即测试荧光光谱,结果如图3A所示,CEA的终浓度分别为0、0.4、1、2、4、10、20、40、100、200、400、1000、2000ng/mL。CEA与apt-18结合后,形成空间立体结构使核酸适配体离开导电高分子,导电高分子荧光恢复,从而实现对癌胚抗原CEA的检测。如图3B所示,纵坐标(F-F0)/F0表示荧光恢复率,其中F0表示apt-18使导电高分子荧光猝灭效果最好的时候的荧光强度值,F表示溶液中有CEA时,导电高分子的荧光强度值。由图3A和3B可见,随着CEA的浓度增大,导电高分子荧光恢复程度越高。
实施例2:检测癌胚抗原CEA的特异性分析
(1)取400nM的apt-18与50μg/mLCEA、甲胎蛋白AFP,牛血清蛋白BSA,免疫球蛋白IgG,溶菌酶Lys各4μL,分别置于5个离心管中,补充12μL的缓冲液,使每个离心管中液体体积为20μL,然后将离心管置于37℃下分别孵育2分钟。
(2)将孵育反应好的5份不同混合液分别加至5个含有10μM的180μL的导电高分子溶液的离心管中,混合均匀,使得最终溶液中各个蛋白的浓度为1μg/mL;立即测试荧光光谱。结果如图4所示,空白或加入非特异性蛋白的(F-F0)/F0都比较低,加入CEA的时候明显增加。因为当溶液中不存在CEA或存在其他蛋白时,适配体呈自由游离态,其与聚合物的之间的距离较近,从而导致聚合物荧光猝灭;当溶液中存在CEA时,CEA将诱导适配体与CEA形成复杂的、稳定的立体三维空间结构,增加了复合物与聚合物的之间的距离,从而使得聚合物荧光恢复。由此可见,该荧光检测法体现出良好的选择性。
(3)取400nM的apt-18与50μg/mLCEA、甲胎蛋白AFP,牛血清蛋白BSA,免疫球蛋白IgG和溶菌酶Lys各4μL,置于同一个离心管中,于37℃下分别孵育2分钟。
(4)将孵育反应好的溶液加至含有10μM的180μL的导电高分子溶液的离心管中,混合均匀,混合溶液中,各个蛋白的浓度均为1μg/mL;立即测试荧光光谱。结果如图4所示,加入几种蛋白的混合物的时候,(F-F0)/F0与仅有CEA的时候相近,说明即使多种蛋白混合出现在检测体系中,适配体依然能识别出CEA并与其形成立体三维结构,由此证明该方法具有良好的抗干扰性。
实施例3:检测甲胎蛋白AFP
(1)将导电高分子溶于10mM,PH=7.4的PBS缓冲溶液中,配成浓度为10μM的溶液;取10μM的导电高分子溶液180μL,向其中加入不同浓度的AFP的适配体(apt-72)4μL,再补充缓冲液至体系中最终体积为200μL,混合均匀,立即测试其荧光光谱,此时体系中导电高分子的最终浓度为9μM。核酸适配体通过静电相互作用与导电高分子形成复合物,使导电高分子荧光猝灭。实验结果如图5所示,当apt-72的浓度为100nM的时候,导电高分子的荧光猝灭效率最好,因此,后期实验中,选择apt-72的浓度为100nM。
(2)取100nM的适配体apt-72与不同浓度的甲胎蛋白AFP各4μL,加至12μL的10mM,PH=7.4的PBS缓冲溶液中,混合均匀;将apt-72与AFP的混合物置于37℃下孵育2分钟,使得核酸适配体与AFP充分反应形成空间立体结构。
(4)将apt-72与不同浓度的AFP形成的复合物AFP/apt-72分别加至10μM的180μL的导电高分子溶液中,混合均匀后立即测试荧光光谱,结果如图6A所示,AFP的终浓度分别为0、4、10、20、40、100、200、400、1000ng/mL。AFP与apt-72结合后,形成空间立体结构使核酸适配体离开导电高分子,导电高分子荧光恢复,从而实现对甲胎蛋白AFP的检测。如图6B所示,纵坐标(F-F0)/F0表示荧光恢复率,其中F0表示apt-72使导电高分子荧光猝灭效果最好的时候的荧光强度值,F表示溶液中有AFP时,导电高分子的荧光强度值。由图6A和6B可见,随着AFP的浓度增大,导电高分子荧光恢复程度越高。
实施例4:检测甲胎蛋白AFP的特异性分析
(1)取100nM的apt-72与50μg/mLAFP,牛血清蛋白BSA,免疫球蛋白IgG,溶菌酶Lys,癌胚抗原CEA各4μL,分别置于5个离心管中,补充12μL的缓冲液,使每个离心管中液体体积为20μL,然后将离心管置于37℃下分别孵育2分钟;
(2)将孵育反应好的5份不同混合液分别加至5个含有10μM的180μL的导电高分子溶液的离心管中,混合均匀,使得最终溶液中各个蛋白的浓度为1μg/mL;立即测试荧光光谱。结果如图7所示,空白或加入非特异性蛋白的(F-F0)/F0都比较低,加入AFP的时候明显增加。因为当溶液中不存在AFP或存在其他蛋白时,适配体呈自由游离态,其与聚合物的之间的距离较近,从而导致聚合物荧光猝灭;当溶液中存在AFP时,AFP将诱导适配体与AFP形成复杂的、稳定的立体三维空间结构,增加了复合物与聚合物的之间的距离,从而使得聚合物荧光恢复。由此可见,该荧光检测法体现出良好的选择性。
(3)取100nM的apt-72与50μg/mLAFP,牛血清蛋白BSA,免疫球蛋白IgG,溶菌酶Lys和癌胚抗原CEA各4μL,置于同一个离心管中,于37℃下分别孵育2分钟。
(4)将孵育反应好的溶液加至含有10μM的180μL的导电高分子溶液的离心管中,混合均匀,混合溶液中,各个蛋白的浓度均为1μg/mL,立即测试荧光光谱。结果如图7所示,加入几种蛋白的混合物的时候,(F-F0)/F0与仅有AFP的时候相近,说明即使多种蛋白混合出现在检测体系中,适配体依然能识别出AFP并与其形成立体三维结构,由此证明该方法具有良好的抗干扰性。
Claims (7)
1.一种检测肿瘤标志物的荧光方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
a)、将核酸适配体与导电高分子结合,形成复合物,进行荧光检测;
b)、将核酸适配体与肿瘤标志物结合,形成复合物;
c)、将核酸适配体与肿瘤标志物形成的复合物加至导电高分子溶液中,再次进行荧光检测。
2.根据权利要求1所述的检测肿瘤标志物的荧光方法,其特征在于,所述的导电高分子的结构式为:
3.根据权利要求1或2所述的检测肿瘤标志物的荧光方法,其特征在于所述的肿瘤标志物为癌胚抗原(carcino-embryonicantigenCEA)或甲胎蛋白(AlphafetoproteinAFP)。
4.根据权利要求1或2所述的检测肿瘤标志物的荧光方法,其特征在于,所述的核酸适配体为癌胚抗原CEA的核酸适配体apt-18,其碱基组成为:5′-TTAACTTATTCGACCATA-3′,甲胎蛋白AFP的核酸适配体apt-72,其碱基组成为:5′-GGCAGGAAGACAAACAAGCTTGGCGGCGGGAAGGTGTTTAAATTCCCGGGTCTGCGTGGTCTGTGGTGCTGT-3′。
5.根据权利要求1或2所述的检测肿瘤标志物的荧光方法,其特征在于,所述的步骤a)和c)所用结合液为10mM,PH=7.4的PBS缓冲液,反应条件为室温。
6.根据权利要求1或2所述的检测肿瘤标志物的荧光方法,其特征在于,所述的步骤b)所用反应液为10mM,PH=7.4的PBS缓冲液,反应条件为37℃条件下孵育2min。
7.根据权利要求1或2所述的检测肿瘤标志物的荧光方法,其特征在于,所述的荧光检测是用荧光分光光度计进行检测,激发波长在导电高分子最大紫外-可见吸收峰392nm处,发射波长扫描范围为400-650nm。
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