我校2019年度山东省科技进步奖推荐项目公示(二)
发布时间: 2019-04-10

各部门:

我校组织申报的2019年度山东省科学技术奖项目,现在全校进行公示。

在公示期内,任何单位和个人对公示的项目有异议者,可以书面形式向学校科技处提出,提出异议须申明理由和事实依据。部门提出的异议,须在异议材料上加盖本部门公章,并注明联系人工作单位、通讯地址和联系电话;个人提出的异议,须在异议材料上签署真实姓名,并写明本人工作单位、通讯地址和联系电话。

过期或不按要求提出的异议,不予受理。

公示期:20194月10-417

 

联系人:庞国臣

联系电话:0539-7258176

邮箱:kyc@lyu.edu.cn

 

一、基本情况

1 项目名称:基于信号放大的生物分子检测体系的构建及在诊疗一体化中的应用

2 申报奖种:山东省自然科学奖

3 申报等级:二等奖

二、提名单位意见

本项目面向医养健康领域,针对肿瘤诊疗技术难题,构建了新型仿生分子识别探针,采用信号放大策略,建立了细胞内外的生物分子检测新体系。在此基础上,研制了多功能靶向纳米药物载体,靶向纳米药物载体进入活体,通过肿瘤细胞内活性分子刺激响应释放药物,活体荧光成像为肿瘤诊断提供依据,构建了肿瘤诊疗一体化平台,为重大疾病的检测与指示提供了可靠的理论依据和应用模型,具有重要的科学意义和实际应用价值。研制了宽频自适应差分石英晶体微天平仪器,已通过山东省教育厅组织的科技成果鉴定,委托长春鼎城科技有限公司生产。本项目的 8 篇代表性论文均为 JCR 期刊分区 Q1 区,论文 SCI 他引 148 次。

三、项目简介

本项目面向医养健康领域,针对肿瘤诊疗技术难题,构建了新型仿生分子识别探针,采用信号放大策略,建立了细胞内外的生物分子检测新体系。在此基础上,研制了多功能靶向纳米药物载体,靶向纳米药物载体进入活体,通过肿瘤细胞内活性分子刺激响应释放药物,活体荧光成像为肿瘤诊断提供依据,构建了肿瘤诊疗一体化平台,为重大疾病的检测与指示提供了可靠的理论依据和应用模型。研制了宽频自适应差分石英晶体微天平仪器,已通过山东省教育厅组织的科技成果鉴定,委托长春鼎城科技有限公司生产,具有重要的科学意义和实际应用价值

主要创新性研究成果包括:

  1. 构建新型纳米探针。

针对无适体的生物分子,构建双硫键分子开关检测还原型巯基化合物的研究,避开了适体分子开关带来的局限性,实现了细胞内巯基化合物的检测及荧光成像研究。基于金磁纳米粒子、硫化镉纳米粒子等纳米材料易于制备、比表面积大、生物相容性好、光电学性质优良等优点,将其与分子识别系统相结合,构建了一系列特异、灵敏、简便、经济的新型自组装纳米识别探针,克服了常规生物传感分析中交叉干扰的影响。

二、建立信号放大检测生物分子新体系。

利用工具酶(如DNA聚合酶、DNA连接酶、限制性内切酶等)的特有性质,结合核酸适体与目标分子的特异性识别作用,建立了核酸、蛋白、肿瘤细胞等的滚环扩增等温信号放大传感新方法,检测灵敏度达fM水平,为分析化学在细胞生物学领域的研究提供了新的研究思路

三、成像分析及诊疗一体化应用。

将滚环扩增信号放大技术与荧光能量共振转移技术相结合应用到细胞表面特定蛋白糖基的成像中,同时将构建的放大体系用于细胞内生物分子的检测,该方法可以对由于蛋白糖基化异常引起疾病的诊断和治疗提供科学的指导。进一步的工作,滚环扩增后开发了一种基于磁性RNA纳米花用于复合给药和靶向治疗的诊断-治疗一体化系统。与传统的核酸结构相比之下,通过将磁性纳米粒子引入使得RNA 纳米花分离方便。叶酸作为一种具有优良的生物相容性纳米靶向载体克服了的选择性差的缺点,成果实现肿瘤细胞的检测。抗癌药物阿霉素和光敏剂四甲基吡啶卟啉结合,被用作联合药物运输,相对单一给药平台,该诊疗一体化系统呈现了更好的疗效。

四、研制了新仪器。

研制了宽频自适应差分石英晶体微天平,已通过山东省教育厅组织的科技成果鉴定,委托长春鼎城科技有限公司生产。利用所研发的仪器监测ATP诱发滚环复制反应过程。

本项目相关研究成果发表在Chemical ScienceAnalytical ChemistryChemical CommunicationsSensors and Actuators B: Chemical国际重要SCI期刊。本项目的8篇代表性论文均为JCR期刊分区Q1区,论文SCI他引148次。

四、客观评价

本项目相关研究成果发表在Chemical ScienceAnalytical ChemistryChemical CommunicationsSensors and Actuators B: Chemical等国际重要SCI期刊。相关研究工作发表后受到国内外专家学者的广泛关注,所发表的论文多次被Chem. Rev.Chem. Soc. Rev.J. Am. Chem. Soc.Angew. Chem. Int. Ed.Chem. Sci.J. Mater. Chem. AAnal. Chem.等国际重要学术期刊引用,并对所做工作给予高度评价。经检索,本项目的8篇代表性论文均为JCR期刊分区Q1区,论文SCI148次。以下是发表论文的部分引用和评价情况:

天津科技大学崔建东教授发表在Coordin. Chem. Rev. (352, 2017, 249–263) 上的综述、湖南大学王克敏教授发表在Anal. Chem. (2017, 89, 6637−6644)上的研究论文大篇幅报道了我们构建的磁性RNA纳米花附件1,他认为这不仅可以用于药物运输还可用于肿瘤细胞的检测,并且这个联合给药策略的治疗效果要优于单一给药的方法。兰州大学汪宝堆教授发表在Nanoscale (2018, 10, 18805–18811)、中国科学院化学所赵睿研究员发表在Anal. Chem. (2019, 91, 1880−1886)上的研究论文肯定了我们在磁性RNA纳米花中引入叶酸附件1,可以用作特异性结合配体。

华南师范大学刑达教授发表在ACS Appl. Mater. Interfaces (2014, 6, 9988−9996)中国科学院上海应用物理研究所张益研究员发表在Nanoscale (2011, 3, 3888–3892)上的研究论文、清华大学李景虹教授发表在Chem. Rev. (2012, 112, 6027−6053)上的综述,认为我们巧妙地将氧化石墨烯的物理化学性质用到了生物传感中(附件2)。

韩国高丽大学的Jong Seung Kim教授发表在Chem. Rev.(2013, 113, 5071-5109)上的综述大篇幅报道了我们构建的双硫键分子开关探针,认为该探针降低了背景,可以成功用于细胞样品的检测附件3);中国科学院长春应用化学研究所曲晓刚研究员发表在Chem. Commun.(2017, 53, 6215-6218)上的论文、中国科学院化学所马会民研究员发表在Anal. Chem.2013, 85, 6530−6535)上的论文肯定了我们关于双硫键分子开关检测GSH的工作(附件3)。

曲晓刚研究员发表在Small2014, 10, 330-336)的论文认为我们构建的CdS-DNA网络结构作为ECL底物非常有新意(附件4)。南京师范大学戴志辉教授发表在TRAC-Trend. Anal. Chem. (2018,105 470-483)研究论文肯定了我们构建的六电极光致电化学学传感分析方法(附件4)。

加拿大McMaster大学John D. Brenna教授、北京大学赵美萍教授分别在Chem. Sci.(2016, 7, 2342-2346) J. Mater. Chem. A2014, 2, 18606-18612)杂志上发表的论文借鉴了我们检测ATP的工作(附件5)。

清华大学李景洪教授发表在Chem. Sci.(2015, 6, 6777-6782)Anal. Chem.(2014, 86, 7907-7912) 上的论文(附件6)认为我们使用的Nb.Mva1269I.内切酶非常有利于荧光信号的产生。

法国里尔大学的Christophe Biot教授发表在Chem. Sci. (2018, 9, 7585–7595)上的综述,袁若教授发表在Anal. Chem. (2017, 89, 89518956)肯定了我们构建的滚环复制放大用于糖代谢标记的工作附件8

此外,中国科学院谭蔚泓院士、陈洪渊院士、杨清正研究员、以色列科学院Itamar Willner院士、美国伊利诺伊大学Yi Lu教授发表在Chem. Rev.Chem. Soc. Rev.ACS Appl. Mater. InterfacesJ. Am. Chem. Soc.Angew. Chem. Int. Ed.Adv. Funct. Mater.Anal. Chem.等国际学术期刊上的文章多次引用了我们发表的工作,并给予高度评价,认为我们基于核酸纳米技术建立的生物传感分析新方法实现了生物分子的高灵敏、高选择性检测与诊疗一体化研究,具有重要的科学意义和广阔的应用前景。

 

五、代表性论文目录

序号

论文专著名称

发表刊物(出版社)

发表时间

JCR分区

作者(按刊物发表顺序)

影响

因子

引总次数

SCI

引次数

1

Diagnosis–therapy   integrative systems based on magnetic RNA nanoflowers for co-drug   delivery and targeted therapy

Analytical Chemistry

20171

一区

Yingshu Guo,   Shuang Li, Yujie Wang, Shusheng Zhang*

6.042

12

13

2

DNA cycle   amplification device on magnetic microbeads for determination of thrombin   based on graphene oxide enhancing signal-on electrochemiluminescence

Chemical Communications

201011

一区

Yingshu Guo,   Xueping Jia, Shusheng Zhang*

6.169

46

47

3

A disulfide bound-molecular beacon as a   fluorescent probe for the detection of reduced glutathione and its   application in cells

Chemical Communications

20122

一区

Yingshu Guo*, Hao Wang, Yuanshun   Sun, Bin Qu

6.378

44

44

4

Electrochemiluminescence induced   photoelectrochemistry for sensing of the DNA based on DNA-linked CdS NPs   superstructure with intercalator molecules

Chemical Communications

201011

一区

Yingshu Guo, Yuanshun Sun,   Shusheng Zhang*

6.169

20

22

5

Ultrasensitive   detection of ATP based on ATP regeneration amplification and its application   in cell homogenate and human serum

Chemical Communications

20144

一区

Yingshu Guo,* Xiaofeng Sun,   Guangxu Yang, Jia Liu

6.834

11

11

6

Isothermal   amplified detection of reduced thiol through graphene oxide nanoscaffold and disulfide-bonded   DNA tweezers

Sensors and   Actuators B: Chemical

20143

一区

Yingshu Guo,* Xiaofeng Sun,   Youjian Fu, Yaning Mao

4.097

2

2

7

Double functional aptamer switch   probes based on gold nanorods for intracellular ATP detection and targeted   drugs transportation

Sensors and   Actuators B: Chemical

201611

一区

Yingshu Guo *, Shuang Li, Jia   Liu, Guangxu Yang, Zhaomei Sun, Jun Wan

5.401

2

2

8

The application of DNA rolling circle amplification in fluorescence   imaging of cell surface glycans labeled by metabolic method

Chemical Science

20166

一区

Xiaoru Zhang, Ruijuan Li,   Yuanyuan Chen, Shusheng Zhang*, Wenshuang Wang, Fuchuan   Li*

8.668

11

15

 

六、主要完成人情况

1姓名:郭英姝,排序:1/3,职称:教授,工作单位:临沂大学,完成单位:临沂大学

以生物分子为研究对象,合成了生物条码纳米探针,构建了含有双硫键的 DNA 结构,结合纳米放大技术及滚环复制、工具酶循环等常温循环放大检测系统,建立放大传感检测新方法。进一步的工作,合成了磁性RNA纳米花药物载体,用于靶向联合载药,结合成像分析,实现了诊疗一体化研究。研制了宽频自适应石英晶体微天平,并应用于跟踪实验中的滚环复制过程。项目期间,郭英姝是代表性论文 124的第一作者,是代表性论文 3567的第一作者和通讯作者。

2姓名:张晓茹,排序:2/3,职称:教授,工作单位:青岛科技大学,完成单位:青岛科技大学

将滚环扩增放大技术与荧光能量共振转移(FRET)技术相结合应用到细胞表面特定蛋白GPC3糖基的成像中,代谢标记及滚环复制结合 FRET 技术检测到了转染标记在细胞膜上的Gpc3 蛋白及其上面标记的糖,实现了对糖蛋白及其表面糖链的成像分析。项目期间,张晓茹是代表性论文 8的第一作者

3姓名:张书圣,排序:3/3,职称:教授,工作单位:临沂大学,完成单位:临沂大学

针对生物分子检测方法操作复杂、价格昂贵、灵敏度与准确性尚需提高等问题,开展了生物分子,包括 RNA 、蛋白、肿瘤细胞及细胞中生物分子的检测,对于重大疾病的临床监测、治疗发挥着重要的作用。采用纳米粒子、生物条形码、常温链循环置换反应及杂交链式反应等信号放大技术,结合光电化学分析等检测方法,建立了生物分子的检测新方法。项目期间,张书圣是代表性论文1248 的通讯作者。

七、完成人合作关系说明

临沂大学与青岛科技大学联合申报2019年山东省自然科学奖,完成人合作关系说明如下:

1.合作项目为基于信号放大的生物分子检测体系的构建及在诊疗一体化中的应用,合作时间为20111月至201702月。

2.完成人分别为临沂大学郭英姝、青岛科技大学张晓茹、临沂大学张书圣。

3.研究过程中,各方发挥各自优势:临沂大学郭英姝主要负责本项目总体研究方案与思路的设计,以生物分子为研究对象,合成了生物条码纳米探针,构建了含有双硫键的DNA结构,结合纳米放大技术及滚环复制、工具酶循环等常温循环放大检测系统,建立放大传感检测新方法和新技术;发现了新型化学发光增强剂,发展了发光分析新体系。将所构建的方法成功应用于生物分子的高灵敏度、高选择性检测及细胞成像分析。研制了靶向药物载体,实现了诊疗一体化。研制了石英晶体微天平,并应用于跟踪实验过程中的滚环复制产物。青岛科技大学张晓茹主要负责将滚环扩增放大技术与荧光能量共振转移(FRET)技术相结合应用到细胞表面特定蛋白GPC3糖基的成像中,代谢标记及滚环复制结合 FRET 技术检测到了转染标记在细胞膜上的Gpc3 蛋白及其上面标记的糖,实现了对糖蛋白及其表面糖链的成像分析。临沂大学张书圣主要负责本项目总体研究方案与思路的设计,针对生物分子检测方法操作复杂、价格昂贵、灵敏度与准确性尚需提高等问题,开展了生物分子,包括 RNA 、蛋白、肿瘤细胞及细胞中生物分子的检测,对于重大疾病的临床监测、治疗发挥着重要的作用。采用纳米粒子、滚环扩增等信号放大技术,结合光电化学分析等检测方法,建立了生物分子的检测新方法。

4.提交总结题报告等事宜,由临沂大学总体负责,青岛科技大学协助完成;所得数据各方共享;各单位在自己研究的方面,利用本成果数据发表论文等则为各单位独自享有;申报奖项时,各方协商联合申请。