化学测量学

化学测量学

       细胞,组织液等生物样本尤其是临床病理样本中关键靶标物质的组成、分布、结构与性质的时空变化规律是化学/生物学/医学量化研究的重要方面,其精确测量为生化反应的分析,生理机制的研究,以及临床诊疗提供切实依据。化学测量学力图通过方法学的创新,注重学科交叉,突破传统测量瓶颈,在特异性,灵敏性,准确性以及非介入性和操作简易性等方面取得进步。在分子医学的应用导向框架内,化学测量学起到关键性的基础作用。

  • 重大疾病标志物的发现

        寻找重大疾病的分子标志物以及开发相应的分子检测探针是当前化学测量研究的重要前沿方向。目前,差异蛋白质组、代谢组与基因组的研究是发现疾病标志物的主要技术。这些技术需要对于重大疾病发生和发展中几个重要的阶段,进行蛋白质组、代谢组与基因组的系统定性和定量比较,进而获得特异性疾病标志物。其高通量、高灵敏度和高精度的分析检测要求对分析方法提出了巨大的挑战。因此,疾病标志物的发现长期以来一直是分析化学和生物医学交叉领域极具挑战性的难题。谭蔚泓院士课题组基于原创的Cell-SELEX技术,在国际上率先提出肿瘤细胞表面特异性膜蛋白标志物的识别和发现新方法,利用所获得的功能核酸对其靶标膜蛋白进行富集与质谱分析,从而发现与鉴定相关肿瘤细胞的膜蛋白标志物。该技术既避免了对大量分子标志物的平行检测,又解决了低丰度分子标志物在检测灵敏度上的困难,突破了分析化学及重大疾病诊疗学研究中缺乏分子识别、示踪和调控工具的瓶颈问题,为寻找恶性肿瘤等重大疾病的分子标志物提供了一种全新的方法学平台。利用细胞筛选获得的多种功能核酸,有望发现疾病发生、发展过程中分子标志物的指纹图谱,从而有效推动重大疾病诊疗技术的发展。

  • 疾病精准诊疗变革性技术

        除了优异的分子识别特性,功能核酸还具有以下几个特征:易于进行精准制备,可通过生物、化学方法高通量合成;易于修饰标记,可与多种分析方法与影像技术相结合;尺寸小、扩散速度快,能够直接运用于组织样品中靶分子的标记与定位的研究,可用于发展具有超高时空分辨的分子探针;免疫原性低,可针对生物体内不稳定或毒性强的靶标进行筛选,能够获得低免疫原性靶标的功能核酸,能解决各种低免疫原性分子研究中抗体缺乏的难题。功能核酸的这些优点使之在肿瘤的靶向诊疗研究中极具潜力。

纳米技术尤其是功能纳米材料的发展为基于功能核酸的化学测量学和生物医学研究提供了新的方法及新的结构材料。根据功能设计的目标,利用核酸的化学合成和化学修饰,可对功能核酸中的任意碱基进行定点的化学反应,用以连接标记物和功能团。与纳米材料结合,可在保持功能核酸识别活性的同时,完成纳米载体修饰、界面固定、亲和捕获、信号放大等功能,实现重大疾病标志物的高灵敏检测。并且,功能核酸具有可编程自组装的能力,可以构建各种结构精巧、空间可寻址的一维纳米线、二维平面框架以及三维复杂结构。同时,通过构筑功能核酸的各种多维度的复杂结构,可在纳米尺度上实现空间布局和时序动态的可控设计,并对其化学和生物活性进行精准控制。